CONCRETO HIDRÁULICO Y MORTERO MODIFICADO CON
HARINA DE MAÍZ
JUAN CAMILO PERDOMO MARTÍNEZ
CRISTIAN CAMILO HERNÁNDEZ ENCISO
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
SECCIONAL ALTO MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL
GIRARDOT
2017
CONCRETO HIDRÁULICO Y MORTERO MODIFICADO CON
HARINA DE MAÍZ
JUAN CAMILO PERDOMO MARTÍNEZ
CRISTIAN CAMILO HERNÁNDEZ ENCISO
Trabajo de grado presentado para obtener el Título de
Ingeniero Civil
Director
NÉSTOR LEVER CARDOZO SOTELO
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
GIRARDOT
2017
3
Nota de aceptación
Presidente del Jurado
Jurado
Jurado
Jurado
Girardot, 07 de abril de 2017
4
AGRADECIMIENTOS
Primeramente, agradecer a Dios, que nunca nos permitió bajar la guardia y
siempre nos dio fortaleza y sabiduría para terminar nuestro proceso.
Uno de nuestros agradecimientos más especiales, es para nuestros padres que
estuvieron siempre al tanto de nuestra evolución en el proyecto de grado
apoyándonos y dándonos moral para culminar con nuestro objetivo.
También debemos destacar a nuestra tutora y compañera en el proceso de
aprendizaje y perfeccionamiento de nuestro trabajo al ingeniero Néstor Lever,
que gracias a el pudimos sacar adelante y culminar nuestra investigación de
diseño de mezclas modificada con harina de maíz.
Juan Camilo Perdomo Martínez
Cristian Hernández Enciso
5
CONTENIDO
Pág.
AGRADECIMIENTOS 4
RESUMEN 15
INTRODUCCIÓN 16
1. OBJETIVOS 17
1.1 OBJETIVO GENERAL 17
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17
2. MARCO TEÓRICO 18
2.1 MORTERO RENDIDO CON POLVO DE CAUCHO 18
2.1.1 Caracterización del grano de caucho de llanta triturada
2.1.2 Granulometría. 19
2.2 CONCRETOS HIDRÁULICOS MODIFICADOS CON CENIZA DE
CASCARILLA DE ARROZ 20
3. CONCRETO 22
3.1.1 Información requerida para el diseño de mezclas. 23
3.1.2 Análisis granulométrico de los agregados 24
3.1.3 Densidad bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los
Agregados compactados o sueltos 24
3.1.4 Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados
Gruesos 24
3.1.5 Gravedad específica 25
3.1.6 Gravedad específica bulk aparente 25
6
3.1.7 Gravedad específica bulk 25
3.1.8 Gravedad específica bulk en condición saturada y superficialmente
Seca 25
3.1.9 Absorción 25
3.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO 25
3.2.1 Por qué se determina la resistencia a la compresión. 26
3.2.2 Definición 26
3.2.3 Composición y definición de términos 26
3.2.4 Pasta o pegante 27
3.3 ENSAYO DE SLUMP 27
3.3.1 La muestra 28
3.4 MORTERO 30
3.4.1 Tipos de morteros 30
3.4.2 Usos del mortero 35
3.4.3 Propiedades de los morteros en estado plástico. 36
3.4.4 Propiedades de los morteros en estado endurecido. 37
3.4.5 Diseño de morteros con cemento Portland 38
3.4.6 Procedimiento de diseño. 39
3.4.7 Fluidez de morteros de cemento hidráulico (mesa de flujo). I N.V. E
– 325 – 07 1. 50
4. CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAÍZ 55
4.1 GRANULOMETRÍA 55
7
4.1.1 Diseño de mezclas 55
4.2 CONSIDERACIONES BÁSICAS 56
4.2.1 Economía 56
4.2.2 Trabajabilidad 56
4.2.3 Resistencia y durabilidad 56
4.2.4 Análisis Granulométrico de los Agregados. 57
4.2.5 Concreto 3500 PSI. 58
4.2.6 Concreto 2500 PSI. 64
4.2.7 Concreto 2000 PSI. 65
5. MORTERO MODIFICADO CON HARINA DE MAÍZ 67
5.1 MORTERO CONVENCIONAL 68
5.1.1 Mortero 1:2. 68
5.1.2 Mortero 1:3. 68
5.1.3 Mortero 1:4. 69
5.2 MORTERO MODIFICADO CON EL 10% DE HARINA DE MAÍZ 69
5.2.1 Mortero 1: 2. 69
5.2.2 Mortero 1:3. 70
5.2.3 Mortero 1; 4. 72
5.3 MORTERO MODIFICADO CON EL 15% DE HARINA DE MAÍZ 73
5.3.1 Mortero 1: 2. 73
5.3.1 Mortero 1:3. 74
8
5.3.2 Mortero 1:4. 75
5.4 MORTERO MODIFICADO CON EL 20% DE HARINA DE MAÍZ 76
5.4.1 Mortero 1;2. 76
5.4.2 Mortero 1:3. 77
5.4.3 Mortero 1: 4. 78
6. RESULTADO PRUEBAS DE RESISTENCIA 80
6.1 CUBOS DE MORTERO AL 10%, 15% Y 20% CON DIFERENTES
MEZCLAS AL 1.2-1.3-1.4 DE AGREGADO DE HARINA DE MAÍZ. 80
6.2 CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAÍZ 82
6.3 CUADRO COMPARATIVO (HARINA / ARENA) 89
7. CONCLUSIONES 90
8. RECOMENDACIONES 92
BIBLIOGRAFÍA 93
9
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Componentes del concreto (1.8) 27
Tabla 2. Clasificación de los morteros de pega para mampostería simple
según resistencia a la compresión según dosificación. 33
Tabla 3. Clasificación ASTM c-476 de morteros de pega para mampostería
reforzada según resistencia a la compresión a 28 días y según dosificación
(partes por volumen). 33
Tabla 4. Morteros de relleno - partes por volumen. 34
Tabla 5. Usos del mortero según su dosificación: 34
Tabla 6. Fluidez recomendada del mortero para diversos tipos de
estructura y condiciones de colocación. 37
Tabla 7. Comparación de diseños por volumen y por peso 39
Tabla 8. Valores de b para distintas consistencias y módulos de finura de
la arena (14.2) 44
Tabla 9. Resumen de las propiedades de los agregados utilizados en
laboratorio (arena y grava del rio Coello). 57
Tabla 10. Cantidades para mortero. 67
Tabla 11. Fluidez de la mezcla 1: 2 68
Tabla 12. Fluidez de la mezcla 1: 3 68
Tabla 13. Fluidez de la mezcla 1: 4. 69
Tabla 14. Fluidez de la mezcla 1: 2 Modificada con 10% harina de maiz. 70
Tabla 15. Fluidez de la mezcla 1: 3 Modificada con 10% harina de maiz. 71
Tabla 16. Fluidez de la mezcla 1: 4 Modificada con 10% harina de maiz. 72
10
Tabla 17. Fluidez de la mezcla 1: 2 Modificada con 15% harina de maiz. 74
Tabla 18. Fluidez de la mezcla 1: 3 Modificada con 15% harina de maiz. 75
Tabla 19. Fluidez de la mezcla 1: 4 Modificada con 15% harina de maiz. 76
Tabla 20. Fluidez de la mezcla 1: 2 Modificada con 20% harina de maiz. 77
Tabla 21. Fluidez de la mezcla 1: 3 Modificada con 20% harina de maiz. 78
Tabla 22. Fluidez de la mezcla 1: 4 Modificada con 20% harina de maiz. 79
Tabla 23. Pruebas de resistencias (mortero) convencional. 80
Tabla 24. Pruebas de resistencias (mortero) 10% harina de maíz. 80
Tabla 25. Pruebas de resistencias (mortero) 15% harina de maíz. 81
Tabla 26. Prueba de resistencias (mortero) 20% harina de maíz. 81
Tabla 27. Resultados pruebas de resistencias cilindros 3500 PSI 82
Tabla 28. Resultados pruebas de resistencias vigas 3500 PSI 83
Tabla 29. Resultados pruebas de resistencias cilindros 2500 PSI 85
Tabla 30. Resultados pruebas de resistencias vigas 2500 PSI 86
Tabla 31. Resultados pruebas de resistencias cilindros 2000 PSI 87
Tabla 32. Resultados pruebas de resistencias vigas 2000 PSI 88
Tabla 33. Comparativo precio. 89
11
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Cono de Abrams 28
Figura 8. Mesa de flujo 51
Figura 9. Leva, árbol y plataforma (dimensión en mm) 52
Figura 10. Soportes 52
Figura 11. Regleta 53
Figura 12. Peso de Balde. 58
Figura 13. Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 23.593,4
g 58
Figura 14. Marcación de cilindros y camisas. 59
Figura 15. Mezcla agregados con el 2% de harina de maíz. 60
Figura 16. Encofrado de cilindros. 60
Figura 17. Mezcla de agregados 61
Figura 18. Encofrado de vigas. 62
Figura 20. Mezcla de los agregados. 63
Figura 21. Resultado final de la mezcla de los materiales sin adicionar agua
(gravilla, arena y harina de maíz). 64
Figura 22. Peso cemento. 109
Figura 23. Prueba de resistencia de cilindros 109
Figura 24. Muestra de viga antes de la prueba de resistencia. 110
12
Figura 25. Muestra de viga modificada con el 4% de harina de maíz después
de la prueba de resistencia (flexión). 110
Figura 26. Encofrado de vigas. 111
Figura 27. Mezcla de los agregados. 111
Figura 28. Peso de harina. 112
Figura 29. Elementos para prueba de fluidez. 112
Figura 30. Desencofrado de viga con agregado del 6% de harina de
maíz. 113
Figura 31. Desencofrado de viga con agregado del 6% de harina de
maíz. 113
Figura 32. Desencofrado de viga con el 2% de agregado de harina de
maíz. 114
Figura 33. Moldes para encofrar el mortero. 114
Figura 34. Molde y mesa de flujo. 115
13
LISTA DE GRÁFICAS
Pág.
Gráfica 1. Correspondencia entre los valores de relación agua-cemento y
resistencia a la compresión para morteros hechos con cemento portland
tipo 1 y arena de forma redondeada y textura lisa. 41
Gráfica 2. Corresponde entre los valores de relación agua-cemento y
resistencia a la compresión para morteros hechos con cemento portland
tipo 1 y arena de forma anular y textura rugosa. 42
Gráfica 3. Relación entre % fluidez y relación agua-cemento 44
Gráfica 4. Módulo de finura en mortero seco. 47
Gráfica 5. Módulo de finura en mortero húmedo. 48
Gráfica 6. Relación de agua – cemento. 49
Gráfica 7. Resistencias concreto cilindros 3500 PSI. 83
Gráfica 8. Resistencias concreto vigas 3500 PSI. 84
Gráfica 9. Resistencia concreto cilindros 2500 PSI. 85
Gráfica 10. Resistencia concreto vigas 2500 PSI. 86
Gráfica 11. Resistencia del concreto cilindros 2000 PSI. 87
Gráfica 12. Resistencia del concreto vigas 2000 PSI. 88
14
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Propiedades de los materiales y dosificaciones del concreto. 94
Anexo B. Registro fotográfico 109
15
RESUMEN
El proyecto de grado básicamente investiga la reacción del concreto y mortero en
estado convencional, al modificarlo con un porcentaje de agregado de harina de
maíz.
Realizando las diferentes pruebas de laboratorio, tales como: Granulometría,
diseño de mezclas, análisis de peso específico de la harina, fallos de los elementos
(vigas y cilindros) según los días de fallos programados (7, 14, 28 días).
Obteniendo un resultado y así mismo con base a este, sacar conclusiones en
cuanto a si es viable o no agregar harina de maíz a la mezcla, o hasta que
cantidad de harina se puede agregar sin que afecte las propiedades del concreto
y mortero.
Palabras claves: Concreto modificado, esfuerzo a compresión y flexión, mezcla
hidráulica, agregados, rio Coello.
16
INTRODUCCIÓN
La construcción de nuevas edificaciones y el desarrollo de las zonas urbanas en
las diferentes ciudades del país otorgan un amplio campo de acción en el uso de
concretos hidráulicos para la elaboración de estas, así mismo la idea del proyecto
es poder dar uso en la industria de la construcción, al desperdicio de harina de
maíz, que se genera debido a la alta producción de este alimento en la zona, y
poder utilizarla como agregado para la mezcla de concretos hidráulicos y
morteros. Se analizará el comportamiento o modificación que genera la harina
en las propiedades del concreto hidráulico y mortero al mezclarlos, mejorando
los acabados y optimizando el material, para reducir los resanes estructurales.
Para el diseño de la mezcla hidráulica se debe tener en cuenta ciertos parámetros
y normas las cuales son base fundamental para determinar el índice de
resistencia a compresión y de resistencia a flexión, según las dosificaciones
utilizadas en el diseño de la mezcla.
Cabe destacar que una de las normas más importantes que se utilizó es la NSR-
10 título C, la cual determina la función y los requisitos mínimos para el diseño
y construcción en elementos de concreto estructural de cualquier edificación.
17
1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar el comportamiento que tiene el concreto hidráulico al sustituir un
porcentaje de arena por harina de maíz en su mezcla; en el caso del mortero
adicionar un porcentaje de harina de maíz con respecto al volumen del cemento
utilizado en la mezcla, Además, observar la variación que tiene cada elemento
(viga, cilindro, cubos de mortero) en su resistencia, comparando el elemento
convencional, con los elementos modificados con cierto porcentaje de harina de
maíz, y definir si es viable o no, la adición de este material con base a los
resultados que se obtengan en el laboratorio
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar las propiedades físicas de los agregados, (granulometría del
material utilizado: arena y grava) empleados en la mezcla.
Realizar los modelos de mezcla de concreto con sus respectivas dosificaciones,
según la resistencia indicada, (agua, cemento, grava, arena y harina de maíz)
con base al diseño de mezclas según método ACI-211.
Hallar el peso específico del material sustituto a utilizar (harina de maíz).
Realizar las diferentes pruebas de resistencia a compresión y a flexión, de los
diferentes elementos (Vigas, cilindros y cubos), tanto de su mezcla convencional
como modificada con harina de maíz, con sus diferentes resistencias.
Identificar qué cantidad de harina se puede agregar a la mezcla, sin que
afecte de manera negativa las propiedades del concreto hidráulico y mortero.
Realizar un breve análisis de precios por m3 de harina de maíz, observando
la diferencia en costos con respecto a la arena, a la hora de proveer este elemento
como agregado para la mezcla.
18
2. MARCO TEÓRICO
En cada proyecto de ingeniería se establecen determinadas propiedades y
características del concreto para lograr un desempeño específico, el cual se puede
lograr mediante la proporción correcta de los componentes de la mezcla. El
concreto está compuesto por un material de relleno, agregados, agua y aire, el
cual se debe reducir en lo posible para garantizar la resistencia del material y
según lo amerite aditivos específicos; estos últimos determinan el tiempo de
endurecimiento o curado y la resistencia de esta piedra artificial a esfuerzos
mecánicos. En este punto, surge la importancia del estudio de cada uno de los
componentes de la mezcla, de su correcta dosificación y del efecto que cada uno
tendrá eventualmente en el comportamiento y resistencia a los esfuerzos de
compresión del concreto, así como su resistencia a esfuerzos de tracción y flexión
en concretos armados.
Al igual que este proyecto, ya existen diversas propuestas para optimizar la
mezcla (concreto, mortero) agregando materiales reciclables, ya sea para buscar
economía, durabilidad, resistencia o permeabilidad. A continuación, se verán
algunos de los diferentes tipos de investigación que se han realizado:
2.1 MORTERO RENDIDO CON POLVO DE CAUCHO
En casos puntuales se ve como el mortero es rendido con polvo de caucho
mejorando, los resultados de endurecimiento, aquí se presentan ampliamente las
posibilidades del empleo del caucho reciclado al incorporarlo a morteros de
cemento que pudieran ser empleados como material de revestimiento, de
nivelación, albañilería o prefabricación de placas y losas para particiones
verticales u horizontales, incluyendo también a obras de rehabilitación. La
compatibilidad ya demostrada entre el cemento y el caucho asegura la
durabilidad de estas nuevas aplicaciones.
2.1.1 Caracterización del grano de caucho de llanta triturada. Cada año
en Bogotá según cifras oficiales tres de cada diez llantas, de un reporte de
2’500.000 llantas que cumplen su vida útil al año no se recogen debidamente y
son desechadas en fuentes hídricas, enterradas en rellenos sanitarios, quemadas
a cielo abierto o arrojadas a las calles, es decir al día se desechan cerca de 2.050
llantas, representando daños en el medio ambiente y problemas de salubridad
19
pública, ya que, por ejemplo, al quemar estas llantas se producen emisiones que
provocan cáncer.
Adicional a esto se hace evidente que el parque automotor en el país continúa
creciendo y a su vez cada día se desechan más llantas que pueden ser
reutilizadas. Según reporta el IDU con 250 llantas se puede producir una
tonelada de grano de caucho de llanta reciclada o GCR. En Colombia existen ya
varias empresas dedicadas al reciclaje de llantas, entre ellas esta Grupo Renova,
una empresa localizada en el sector de Cazucá, municipio de Soacha, dedicada a
producir grano de caucho de llanta reciclada en diferentes especificaciones. El
GCR se puede producir a partir de cualquier tipo de llanta de automóvil, sin
importar su tamaño, adicionalmente se puede obtener en diferentes tamaños de
grano, es por esta razón que en el presente capítulo se describen los
procedimientos para realizar la caracterización del GCR por medio de una
granulometría y un ensayo de densidad. Para esta evaluación se seleccionaron
dos tamaños de grano de los que ofrece la empresa Grupo Renova, el criterio de
selección se debe a la cantidad de producción, es decir, las referencias de Grano
R-6 y R-30 son las de mayor producción por lo tanto serán las que tengan mayor
facilidad para ser adquiridas como materia prima.
2.1.2 Granulometría.
El tamaño de las partículas de los diferentes agregados como, arena,
grava o agregado ligero GCR tienen una afectación importante en la
dosificación dentro del diseño del concreto. Mediante una evaluación
granulométrica para seleccionar el material como un agregado fino o
agregado grueso se realizó la caracterización del material particulado
de llanta reciclada, aplicando la NTC 77 Concreto, método de ensayo
para el análisis por tamizado de los agregados finos y gruesos (2007)
segunda actualización, donde se describen los procesos necesarios
para realizar un análisis granulométrico y la NTC 174
especificaciones de los agregados para el concreto (2000) quinta
edición, en la que se encuentra la caracterización de los agregados
usados para el concreto de acuerdo a sus propiedades físicas.
(http://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/432/1/107
0012199-2016-2-IQ.pdf, 2016)
20
2.2 CONCRETOS HIDRÁULICOS MODIFICADOS CON CENIZA
DE CASCARILLA DE ARROZ
Los sectores productivos generan en Colombia un alto nivel de
contaminación ambiental que se produce por el desarrollo de sus
diferentes actividades, que generan efectos ambientales negativos por
el uso insostenible de materias primas y recursos naturales como;
insumo para sus procesos de producción y operación, por la utilización
del medio ambiente como receptor de sus descargas contaminantes
(residuos, emisiones y vertimientos), y en la fase de post consumo de
los bienes y servicios, principalmente.
Para el caso de la industria molinera, el impacto ambiental es
bastante alto, pues esta genera grandes cantidades de cascarilla de
arroz (82 Ton/día), es un residuo que actualmente es manejado
inadecuadamente, porque es dispuesto en botadores de basura a cielo
abierto, se presenta incineración y quema indiscriminada del mismo
residuo afectando así el suelo, el paisaje y el recurso del aire.
Hasta el momento, no existe una alternativa que permita su adecuado
manejo o su inclusión en un proceso industrial productivo que asegure
el uso masivo del residuo para un producto factible de ser
comercializado. Se convierte así la disposición final de la cascarilla de
arroz en otro de los factores que alteran el ecosistema y el medio
ambiente en nuestro territorio.
La cascarilla de arroz es un material que se obtiene del proceso de
pilado en el cual la cascara se separa haciendo pasar el arroz en
cascara entre rodillos de jebe, luego de una operación previa de
limpieza.
Nuestro proyecto consiste en mejorar la resistencia a la compresión
del concreto utilizando como agregado a la mezcla la cascarilla de
arroz, generando así una alternativa de uso para este material que
actualmente no tiene un uso específico y una gran producción a nivel
nacional.
Para efectos del análisis se utilizará tres tipos de material de
cascarilla de arroz. El primero de los materiales será la cascarilla de
arroz, sin ningún contaminante, adicionando a la mezcla en
21
proporciones de 20%, 40%, 60%, 80% y 100% en reemplazo de la arena
que se utilice para la mezcla.
El segundo de los materiales será la cascarilla de arroz incinerada al
60% y libre de contaminantes, adicionando a la mezcla en
proporciones de 20%, 40%, 60%, 80% y 100% en reemplazo de la arena
que se utilice para la mezcla. El tercero de los materiales será la
cascarilla de arroz incinerada al 100% y libre de contaminantes,
adicionando a la mezcla en proporciones de 20%, 40%, 60%, 80% y
100% en reemplazo de la arena o agregado fino que se utilice para la
mezcla.
Obteniendo así un análisis completo de las condiciones y
características que tiene la cascarilla de arroz para mejorar la
resistencia a la compresión del concreto (Diego Fernando Gutierrez,
2013)
22
3. CONCRETO
Durante el curso del presente siglo, el concreto se ha convertido en el
material de construcción más ampliamente utilizado en todo el mundo
debido a su extraordinaria versatilidad en cuanto a forma (se puede
moldear), función (uso estructural y no estructural) y economía, ya que
la tecnología desarrollada a su alrededor hace posible su competencia
no solo con las construcciones de piedra y madera, sino también con
las de acero.
Su desarrollo se ha visto estrechamente vinculado al del “concreto
armado”, debido a que inicialmente se le concibió para fines
estructurales, pues la asociación de concreto propiamente dicho y
armaduras o varillas de acero forman un sólido único desde el punto
de vista mecánico.
El concreto ofrece, como las piedras naturales, una resistencia muy
grande a los esfuerzos de compresión y muy escasa a los de tracción
(por lo general, su resistencia a la tracción es del orden de un 10% de
su resistencia a la compresión); por lo tanto, es inadecuado para
formar piezas que han de resistir tracciones o flexiones. Pero al
disponer varillas de acero en las zonas de tracción, se suple esta
deficiencia, teniendo entonces una pieza resistente a la flexión. De
manera que el “concreto armado” es una piedra artificial que puede
resistir esfuerzos de compresión, tracción y flexión, circunstancia que
no se da en las piedras naturales.
Por tal motivo, las propiedades y características del concreto se
estudian con el fin de determinar el diseño de mezcla adecuado
(proporcionamiento de sus ingredientes) para las condiciones
especificadas en un proyecto dado.
En términos generales, el concreto u hormigón puede definirse como
la mezcla de un material aglutinante (Cemento Portland Hidráulico),
un material de relleno (agregados o áridos), agua y eventualmente
aditivos, que al endurecerse forma un todo compacto (piedra artificial)
y después de cierto tiempo es capaz de soportar grandes esfuerzos de
compresión.
La demanda del concreto para grandes proyectos de ingeniería civil ha
sido la base para la elaboración de los diferentes Diseños de Mezcla,
23
ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo las dosis
precisas de los componentes del concreto, sino también la forma más
apropiada para elaborar la mezcla. Los Métodos de Diseño de mezcla
están dirigidos a mejorar calificativamente la resistencia, la calidad y
la durabilidad de todos los usos que pueda tener el concreto.
El diseño de mezclas es un proceso que consiste en calcular las
proporciones de los elementos que forman el concreto, con el fin de
obtener los mejores resultados.
Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser
muy complejos como consecuencia a la existencia de múltiples
variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aun
así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin
embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la
ocasión (Sánchez de Guzmán, 2006)
3.1.1 Información requerida para el diseño de mezclas.
Análisis granulométrico de los agregados
Peso unitario compactado de los agregados (fino y grueso)
Peso específico de los agregados (fino y grueso)
Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados (fino y
grueso)
Perfil y textura de los agregados
Tipo y marca del cemento
Peso específico del cemento
Relaciones entre resistencia y la relación agua/cemento, para combinaciones
posibles de cemento y agregados (Sánchez de Guzmán, 2006)
24
3.1.2 Análisis granulométrico de los agregados.
Este método de ensayo tiene por objeto determinar cuantitativamente
la distribución de los tamaños de las partículas de agrega dos gruesos
y finos de un material, por medio de tamices de abertura cuadrada
progresiva mente decreciente. Este método también se puede aplicar
usando mallas de laboratorio de abertura redonda, y no se empleará
para agregados recuperados de mezclas asfálticas.
Los resultados se emplean para determinar el cumplimiento de los
requerimientos de las especificaciones que son aplicables y para
suministrar los datos necesarios para la producción de diferentes
agregados y mezclas que contengan agregados. Los datos pueden
también servir para el desarrollo de las relaciones referentes a la
porosidad y el empaquetamiento (Sánchez de Guzmán, 2006)
3.1.3 Densidad bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los
Agregados compactados o sueltos.
Este método de prueba se emplea a menudo para determinar valores
de densidad bulk, que son utilizadas por muchos métodos de selección
de proporciones para mezclas de concreto.
La densidad bulk puede también ser usada para determinar la
relación entre masa/volumen para conversiones en acuerdos de
compra. Sin embargo, la relación entre el grado de compactación de
los agregados en una unidad de transporte o en una pila de acopio y
la lograda en este método de prueba se desconoce. Además, los
agregados en las unidades transportadoras y en las pilas de acopio
generalmente contiene humedad absorbida o de superficie (esta
última afecta el abultamiento), en cambio este método de prueba
determina la densidad bulk basada en condiciones en seco (Sánchez
de Guzmán, 2006)
3.1.4 Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados
Gruesos.
Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para la
determinación de gravedades específicas bulk , bulk saturada y
superficialmente seca y aparente , así como la absorción, después que
25
los agregados con tamaño igual o mayor a 4.75 mm (tamiz No.4) han
estado sumergidos en agua durante 15 horas. Este método de ensayo
no se debe aplicar a agregados pétreos livianos (Sánchez de Guzmán,
2006).
3.1.5 Gravedad específica. “Relación entre la masa (o peso en el aire) de un
volumen de sólidos y la masa de un volumen igual de agua a una temperatura
establecida. Su valor es adimensional” (Sánchez de Guzmán, 2006).
3.1.6 Gravedad específica bulk aparente. “Es la relación entre el peso en el
aire del volumen de la porción impermeable del agregado a una determinada
temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de
gas, a la misma temperatura” (Sánchez de Guzmán, 2006).
3.1.7 Gravedad específica bulk. “Es la relación entre el peso en el aire del
volumen de agregado (incluyendo los vacíos permeables e impermeables de
sus partículas pero no los vacíos entre partículas) a una determinada
temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de
gas, a la misma temperatura” (Sánchez de Guzmán, 2006).
3.1.8 Gravedad específica bulk en condición saturada y
superficialmente Seca. “Es la relación entre el peso en el aire en condición
saturada y superficialmente seca, incluyendo el peso del agua que ocupa los
vacíos de las partículas luego inmersión durante 15 horas (pero sin incluir los
vacíos entre partículas) y el peso en el aire de un volumen igual de agua
destilada, libre de gas, a la misma temperatura” (Sánchez de Guzmán, 2006).
3.1.9 Absorción. “Es la masa del agua que llena los poros permeables de las
partículas de agregado sin incluir el agua adherida a la superficie de las mismas,
expresada como porcentaje de la masa seca del agregado, después de secado a
110 ± 5ºC.” (Sánchez de Guzmán, 2006)
3.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO
Las mezclas de concreto se pueden diseñar de tal manera que tengan una amplia
variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad que cumplan con los
requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del
concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para
diseñar toso tipo de estructuras. La resistencia a la compresión se mide
fracturando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de
26
compresión. La resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de
ruptura dividida por el área de la sección que resiste a la carga.
3.2.1 Por qué se determina la resistencia a la compresión.
Los resultados de la pruebas de resistencia a la compresión se emplean
fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada
cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒc en las
especificaciones del trabajo.
Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros fundidos se
pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para
estimar la resistencia del concreto en estructuras para programar las
operaciones de construcción tales como remoción de formaletas o evaluar la
conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura.
Un resultado de prueba es el promedio de por lo menos 2 pruebas de
resistencia curadas de manera estándar o convencional elaboradas con la misma
muestra de concreto y sometidas a ensayo a la misma edad. En la mayoría de los
casos, los requerimientos de resistencia para concreto se realizan a la edad de 28
días.
3.2.2 Definición. En términos generales, el concreto u hormigón puede definirse
como la mezcla de un material aglutinante (cemento portland hidráulico), un
material de relleno (agregados o áridos), agua y eventualmente aditivos, que al
endurecerse forma un todo compacto (piedra artificial) y después de cierto tiempo
es capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión.
3.2.3 Composición y definición de términos. De acuerdo con lo descrito en
la tabla siguiente se esquematizan las proporciones, por volumen, de cada uno
de los materiales que lo constituyen, con el objetivo de dar una idea acerca de La
27
incidencia que tienen las características y funciones de estos, dentro de la masa,
así como definir algunos términos que son de uso común.
3.2.4 Pasta o pegante. El termino pasta se refiere a la mezcla de cemento, agua,
aire (naturalmente atrapado o intencionalmente incluido) y aditivos (cuando son
añadidos).”
Tabla 1. Componentes del concreto (1.8)
Fuente: (Sánchez de Guzmán, 2006)
3.3 ENSAYO DE SLUMP
Este ensayo se le hace al concreto fresco para determinar, su consistencia o
fluidez.
Las muestras a las que se aplica este procedimiento no deberán ser menor de
1/2" ni mayor a 9" de asentamiento, para esto casos se debe aplica otro
procedimiento que explicaremos en otro tutorial ok.
Si el concreto tiene agregados mayores de 1 1/2" estos deberán ser tamizados
primero con una maya de 1 1/2" y luego hacer en ensayo con la fracción que pasa
este tamiz.”
El equipo necesario para esta prueba es:
28
Figura 1. Cono de Abrams
Fuente:
(https://www.google.com.co/imgres?imgurl=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/th
umb/6/62/Cono_de_Abrams_01.jpg, 2015)
Cono de Abrams: “Molde de metal con forma de cono truncado, con un
diámetro en la base de 20 cm (8 pulgadas) y un diámetro en la parte
superior de 10 cm (4 pulgadas), con una altura de 30 cm (12 pulgadas).
Altura: 12"
Diámetro superior: 8"
Diámetro inferior: 4"
Debe tener dos asas para levantarlo durante el ensayo y también dos
estribos en la parte inferior para que este se pueda sujetar a la base
durante la prueba. Una base construida de un material liso y no
absorbente, Varilla de 24" de largo por 5/8" de diámetro que deberá
tener uno o ambos extremos redondeados semiesféricamente.
Un recipiente capaz de contener un volumen mínimo de 28lt. (Para la
muestra)
Una regla de por lo menos 12" y que sea capaz de medir 1/4" (0.25 plg)
Una palita para mixturar la muestra de concreto fresco .
3.3.1 La muestra.
Esta deberá ser tomada de acuerdo a la norma ASTM C 172 que
explicamos aquí.
29
Vamos a empezar mencionando que todos los utensilios que serán
utilizados para este ensayo deberán estar húmedos mas no goteando
agua, les explico, los concretos están diseñados con una receta la cual
lleva cierta proporción de cada ingrediente, uno de estos es el agua, si
tenemos los utensilios muy secos, estos le van a robar el agua original
de mi concreto y la receta no será la misma, de igual manera sucede
en el caso contrario, si tengo mis utensilios con agua excesiva, estos le
aportaran agua a mi concreto y también va a cambiar mi receta,
influyendo así directamente el resultado de este ensayo.
Otra cosa que debo decir es que este ensayo debe hacerse dentro de los
primeros 5 minutos de haber tomado la muestra de concreto y la
prueba no deberá pasar los 2.5 minutos desde el principio hasta el
final.
Lo primero que haremos como antes ya mencione es humedecer el
molde, luego lo colocamos sobre una superficie plana, húmeda y que
no sea absorbente; con la ayuda de los pies sujetamos firmemente el
como a la base parándonos sobre los estribos y procedemos a llenar el
molde en tres capas de igual volumen:
La primera capa deberá ser llenada a la altura de 2 5/8", al llenar la
capa con la cuchara debemos intentar distribuir uniformemente el
concreto sobre esta.
Luego de llenar la primera capa debemos apisonarla con la barrila un
total de 25 veces penetrando toda la profundidad de esta capa,
inclinando ligeramente con la forma del molde por lo menos la mitad
de los varillados y el resto de forma vertical hasta llegar a su totalidad.
Para la segunda capa deberemos llenar el molde hasta
aproximadamente 601/8" que justo en la mitad del molde, vamos a
penetrar 25 veces de forma espiral de afuera hacia adentro inclinando
la varilla con la forma del cono hasta por lo menos la mitad de los
golpes, esta vez penetraremos hasta 1" de la capa anterior.
El llenado de la tercera capa es igual al de la segunda pero esta vez lo
llenaremos hasta arriba y lo enrasaremos con la ayuda de la varilla.
antes de continuar quisiera aclarar que si al comenzar a pisonear la
tercera capa el concreto se asienta por debajo del borde ustedes
deberán rellenarlo nuevamente hasta obtener un sobrante sobre el
30
borde, recuerden siempre deberá haber un sobrante de concreto sobre
el borde del molde antes de terminar con os últimos 25 varillados, si
terminan de darles los 25 varillados y el concreto se asienta por debajo
del borde deberán repetir la prueba ya que después que varillan ya no
podrán añadirle concreto al molde, bueno seguimos.
Luego de enrasar limpiamos bien la base del molde para evitar la
interferencia con el movimiento del concreto, sujetamos firmemente el
molde por las asas y lo levantamos verticalmente, sin movimientos
laterales o de torsión. Este movimiento debe hacerse en un tiempo de
5 seg +- 2seg.
Luego que levantamos el molde lo volteamos al revés y lo ponemos
junto al concreto, y colocamos la varilla sobre el molde y procedemos
a medir determinando el asentamiento, determinando la diferencia
vertical entre la parte superior del molde y el centro desplazado de la
superficie superior de la muestra.
Si la muestra de desmorona o se desprende pronunciadamente,
entonces se deberá repetir el ensayo; si al repetir r ensayo ocurre algo
similar, entonces lo más probable sea que este concreto no tenga
cohesión o plasticidad y este ensayo no aplique para ese concreto”
Fuente:
(http://www.construmatica.com/construpedia/Cono_de_Abrams, s.f.)
3.4 MORTERO
El mortero es una mezcla homogénea de un material cementante (cemento), un
material de relleno (agregado fino o arena), agua y en algunas ocasiones aditivos,
prácticamente es hormigón sin el agregado grueso.
3.4.1 Tipos de morteros. Atendiendo a su endurecimiento se pueden distinguir
dos tipos de morteros: Los aéreos que son aquellos que endurecen al aire al
perder agua por secado y fraguan lentamente por un proceso de carbonatación,
y los hidráulicos o acuáticos que endurecen bajo el agua, debido a que su
31
composición les permite desarrollar resistencias iniciales relativamente altas.
Teniendo en cuenta los materiales que los constituyen, pueden ser:
Morteros calcáreos: los que interviene la cal como aglomerante, se
distinguen, según el origen de ésta en aéreos e hidráulicos. Las cales aéreas más
conocidas son la cal blanca y la cal gris (dolomítica); en los morteros aéreos la
arena tiene como objetivo principal evitar el agrietamiento por las contracciones
del mortero al ir perdiendo el agua de amasado. Se recomienda que la arena sea
de partículas angulares y que esté libre de materia orgánica. La proporción de
cal-arena más usada para revoque es de 1 -2 y para mampostería simple de 1-3
o de 1-4. Si la proporción aumenta el mortero pierde ductilidad y trabajabilidad.
En Colombia sólo se utiliza este mortero en trabajos de embellecimiento de
interiores que requieren esquinas perfectas.
Morteros de yeso: Se preparan con yeso hidratado con agua. El contenido
de agua es variable según el grado de cocción, calidad y finura de molido del yeso.
En obras corrientes se agrega el 50%, 115 para estucos el 60% y para moldes el
70%. El mortero se prepara a medida que se necesita, pues comienza a fraguar a
los cinco minutos y termina más o menos en un cuarto de hora.
Morteros de cal y cemento: Son aconsejables cuando se busca gran
trabajabilidad, buena retención de agua y alta resistencia (superior a la de los
morteros de cal; en estos morteros se sustituye parte del cemento por cal, razón
por la cual se les conoce también como Morteros de Cemento Rebajado. Las
relaciones de mezcla más usadas varían entre l:2:6 y l:2:10 de cemento, cal y
arena y el agua necesaria varía de acuerdo a la composición del mortero y a la
consistencia deseada. Si el contenido de cemento es alto, el mortero será de alta
resistencia y de poco tiempo entre amasado y colocación, será más o menos
trabajable y tiene una contracción del 3% si el mortero es seco; en cambio si el
contenido de cal es alto tendrá menor resistencia, será mayor el tiempo entre
amasado y colocación, será más plástico y permeable, pero tendrá mayor
retracción. Si el contenido de arena es alto, la resistencia disminuirá y será poco
trabajable, pero tendrá poca retracción.
Morteros de cemento: Son los más empleados en Colombia, se componen
de arena y cemento Portland. Este mortero tiene altas resistencias y sus
condiciones de trabajabilidad son variables de acuerdo a la proporción de
cemento y arena usados. Es hidráulico y debe prepararse teniendo en cuenta que
haya el menor tiempo posible entre el amasado y la colocación; se acostumbra
mezclarlo en obra, revolviendo primero el cemento y la arena y después
adicionando el agua.
32
En el mortero de cemento al igual que en el hormigón, las características de la
arena, tales como la granulometría, módulo de finura, forma y textura de las
partículas, así como el contenido de materia orgánica, juegan un papel decisivo
en su calidad.
En algunos casos se emplean arenas con ligeros contenidos de limo o arcilla, para
darle mayor trabajabilidad al mortero, sin embargo, los morteros fabricados con
este tipo de arena no son muy resistentes.
Si el mortero tiene muy poco cemento la mezcla se hace áspera y poco trabajable
ya que las partículas de arena se rozan entre sí, pues no existe suficiente pasta
de cemento que actúe como lubricante.
Por otro lado si el mortero es muy rico, es decir, con alto contenido de cemento,
es muy resistente pero con alta retracción en el secado, o sea muy susceptible de
agrietarse; estos morteros muy ricos sólo se usan en obras de ingeniería que
exijan altas resistencias, tales como muros de contención o cimientos.
En Colombia el uso del mortero de cemento es ampliamente difundido, y se
dosifica de acuerdo a la proporción en peso de cemento y arena.
Por lo anterior debe buscarse una combinación adecuada a las condiciones de
obra. En cada país la clasificación de los morteros obedece a propiedades
específicas de resistencia a la compresión. La norma más difundida es la ASTM-
270, la cual clasifica los morteros de pega por propiedades mecánicas y por
dosificación. En esta norma se aceptan 5 tipos de mortero en orden decreciente
de resistencia. La tabla No.24 a continuación resume esta clasificación.
33
Tabla 2. Clasificación de los morteros de pega para mampostería simple
según resistencia a la compresión según dosificación.
Fuente: (https://www.idrd.gov.co/sitio/idrd/sites/default/files/imagenes/4titulo-d-nsr-100.pdf,
s.f.)
El mortero para mampostería sin refuerzo debe ser del tipo M, S o N, y los
morteros para mampostería reforzada están regulados por la norma ASTM C-
476 en la cual se distinguen los tipos PM y PL. Ver tabla # 3
Tabla 3. Clasificación ASTM c-476 de morteros de pega para
mampostería reforzada según resistencia a la compresión a 28 días y
según dosificación (partes por volumen).
Fuente: ((http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/17/9589322824_Parte5.pdf, s.f.)
Los morteros de relleno se encuentran regulados por la Norma ASTM C-476 (ver
tabla No.26). Los morteros de relleno son aquellos que se utilizan para verter en
el interior de los muros con el objeto de aumentar la sección neta resistente del
muro y favorecer la unión entre la mampostería y el refuerzo.
34
Tabla 4. Morteros de relleno - partes por volumen.
Fuente: ((http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/17/9589322824_Parte5.pdf, s.f.)
En Colombia el uso de los morteros de cal y cemento empezó en el año 1975
cuando se observó que la resistencia a la compresión de los ladrillos de arcilla
con los cuales se construyeron algunos edificios de cinco pisos con muros
portantes era baja. Sin embargo, el uso de estos morteros ha encontrado
dificultades por la mala calidad de las cales.
La siguiente tabla resume las diferentes proporciones de los morteros usados en
Colombia.
Tabla 5. Usos del mortero según su dosificación:
Fuente: ((http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/17/9589322824_Parte5.pdf, s.f.)
35
Los morteros 1:1 a 1:3 son morteros de gran resistencia y deben hacerse con
arena limpia.
Los morteros 1:4 a 1:6 se deben hacer con arena limpia o semi lavada.
Para los morteros 1:7 a 1:9 se puede usar arena sucia, pues estos morteros tienen
muy poca resistencia.
Los morteros según su uso se pueden clasificar así:
Morteros que tienen suficiente resistencia y por lo tanto pueden soportar
cargas a compresión, como sucede en la mampostería estructural.
Morteros que mantienen unidos los elementos en la posición deseada, tal es
el caso del mortero de pega.
Morteros que proveen una superficie lisa y uniforme, estos son los morteros
de revestimiento y revoque.
Morteros que sirven para rellenar, juntas entre diferentes elementos
constructivos.
3.4.2 Usos del mortero. Los morteros pueden tener una función estructural, y
pueden usarse entonces en la construcción de elementos estructurales, o en la
mampostería estructural en donde puede ser de pega o de relleno en las celdas
de los muros.
Existen otros morteros que no tienen función estructural y se destinan a
recubrimiento como pañetes, repellos o revoques.
Mortero de pega: debe tener cualidades especiales, diferentes a los morteros
usados para otros fines porque está sometido a las condiciones especiales del
sistema constructivo, y una resistencia adecuada ya que debe absorber esfuerzos
de tensión y compresión.
Morteros de relleno: Se utilizan para llenar las celdas de los elementos en la
mampostería estructural, y al igual que el mortero de pega debe tener una
adecuada resistencia.
36
Morteros de recubrimiento: Ya que su función no es estructural sino de
embellecimiento, o la de proporcionar una superficie uniforme para aplicar la
pintura, no requieren una resistencia determinada; la plasticidad juega en ellos
un papel muy importante.
3.4.3 Propiedades de los morteros en estado plástico.
Manejabilidad: Es una medida de la facilidad de manipulación de la mezcla, es
decir, de la facilidad para dejarse manejar. La manejabilidad está relacionada
con la consistencia de la mezcla en cuanto a blanda o seca, tal que como se
encuentra en estado plástico; depende de la proporción de arena y cemento y de
la forma, textura y módulo de finura de la arena.
Para medir la manejabilidad del mortero se usa el ensayo de fluidez descrito en
la Norma NTC No. 111, aunque en la práctica, hasta ahora, se ha definido por la
apreciación del albañil. En la tabla No.28 se recomienda una manejabilidad para
diferentes tipos de mortero de acuerdo a los tipos de construcción y a los sistemas
de colocación.
Retención de agua: se refiere a la capacidad del mortero de mantener su
plasticidad cuando queda en contacto con la superficie sobre la que va a ser
colocado, por ejemplo un ladrillo.
Para mejorar la retención de agua se puede agregar cal, o aumentar el contenido
de finos en la arena, o emplear aditivos plastificantes o incorporadores de aire.
La retención de agua influye en la velocidad de endurecimiento y en la
resistencia final, pues un mortero que no retenga el agua no permite la
hidratación del cemento.
Velocidad de endurecimiento: Los tiempos de fraguado final e inicial de un
mortero están entre 2 y 24 horas; dependen de la composición de la mezcla y de
las condiciones ambientales como el clima y humedad.
37
Tabla 6. Fluidez recomendada del mortero para diversos tipos de
estructura y condiciones de colocación.
Fuente. (http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/17/9589322824_Parte5.pdf, s.f.)
3.4.4 Propiedades de los morteros en estado endurecido.
Retracción: “Se debe principalmente a la retracción de la pasta de cemento
y se ve aumentada cuando el mortero tiene altos contenidos de cemento. Para
mejorar esta retracción y evitar agrietamientos es conveniente utilizar arenas
con granos de textura rugosa, y tener en cuenta además que en clima caliente y
de muchos vientos, el agua tiende a evaporarse más rápidamente produciendo
tensiones internas en el mortero, que se traducen en grietas visibles.
La retracción es proporcional al espesor de la capa, a la riqueza en cemento de la
mezcla y a la mayor absorción de la pared sobre la que se vaya a aplicar.
Adherencia: Es la capacidad de absorber, tensiones normales y tangenciales
a la superficie que une el mortero y una estructura, es decir a la capacidad de
responder monolíticamente con las piezas que une ante solicitudes de carga.
En el caso de la mampostería, para obtener una buena adherencia es necesario
que la superficie sobre la que se va a colocar el mortero sea tan rugosa como sea
posible y tenga una absorción adecuada, comparable con la del mortero.
38
Resistencia: Si el mortero es utilizado como pega, debe proporcionar una
unión resistente. Si el mortero va a ser utilizado para soportar cargas altas y
sucesos, tal es el caso de la mampostería estructural, debe poseer una alta
resistencia a la compresión.
Para diseñar morteros de alta resistencia se debe tener en cuenta que para un
mismo cemento y un mismo tipo de agregado fino, el mortero más resistente y
más impermeable será aquel que contenga mayor contenido de cemento para un
volumen dado de mortero; y que para un mismo contenido de cemento en un
volumen determinado de mortero el más resistente y probablemente el más
impermeable será aquel mortero que presente mayor densidad, o sea aquel que
en la unidad de volumen contenga el mayor porcentaje de materiales sólidos.
El tamaño de los granos de la arena juega un papel importante en la resistencia
del mortero; un mortero hecho con arena fina será menos denso que un mortero
hecho con arena gruesa para un mismo contenido de cemento.
Por último el contenido de agua del mortero tiene influencia sobre su resistencia;
los morteros secos dan mayor resistencia que los morteros húmedos, porque
pueden ser más densamente compactados.
Durabilidad: Al igual que en el concreto, la durabilidad se define como la
resistencia que presenta el mortero ante agentes externos como: Baja
temperatura, penetración de agua, desgaste por abrasión y agentes corrosivos.
En general, se puede decir que morteros de alta resistencia a la compresión
tienen buena durabilidad.
Apariencia: La apariencia del mortero después de fraguado juega un
importante papel en las mamposterías de ladrillo a la vista; para lograr una
buena apariencia es necesario aplicar morteros de buena plasticidad.
3.4.5 Diseño de morteros con cemento Portland. En Colombia y en muchos
sitios de Latinoamérica se tiene la tendencia a dosificar los morteros por
volumen, debido básicamente a la tecnología existente en las obras (sistemas
rudimentarios de producción) y a los volúmenes de mezcla que se maneja a
diario. Sin embargo, esto es un error, especialmente en obras de gran tamaño,
39
ya que es antitécnico (por ejemplo: la humedad de la arena no se mide) y
antieconómico (el control de materiales es deficiente).
Una manera sencilla de observar esto es haciendo una comparación entre un
diseño por volumen otro por peso. Tomemos como ejemplo un mortero de
proporción 1:3, asumiendo un peso asumiendo un peso específico del cemento de
3.15g/cc y una masa unitaria suelta de la arena de 1.5000 kg/m3.”
Tabla 7. Comparación de diseños por volumen y por peso
Diseño por volumen 1
m3 (arena seca)
Diseño por peso para 1
m3 (arena seca)
Diferencia
peso-volumen
Material Litro Kg Litro Kg Kg
Cemento 180 (1) 567 150 474 (1) -93
Arena 540 (3) 1.350 570 1.422 (3) +72
Agua 280 280 280 280 0
Total 1.000 2.197 1.000 2.176 -21
Fuente (Sánchez de Guzmán, 2006)
En la tabla anterior, claramente se observa que el diseño por peso es mucho más
económico y adicionalmente con mayores ventajas técnicas ya que permite una
dosificación más precisa en la obra. De acuerdo con lo anterior, el siguiente
procedimiento de diseño, al seleccionar las proporciones adecuadas para el
mortero, comprende el equilibrio entre una economía razonable y un mínimo de
ciertas propiedades, teniendo en cuenta los siguientes pasos:
3.4.6 Procedimiento de diseño.
3.4.6.1 Paso 1: determinación del tipo de arena. La arena utilizada en
morteros de pega y de relleno debe ser limpia y bien gradada. Su selección
depende de la disponibilidad de ella en la zona (depósitos aluviales, de cantera,
etc.), costo de explotación y transporte y de su eventual comportamiento en el
mortero en cuento a consistencia, resistencia y tamaños existentes
representados en el módulo de finura.
De la gradación de la arena depende en muy buena parte la trabajabilidad y la
penetración de humedad. Los módulos de finura bajos requieren más agua que
los gruesos para una misma consistencia, por lo cual se generan morteros frágiles
40
y porosos. Por otra parte, si se aumenta el módulo de finura, pera una
consistencia dada, el contenido de cemento disminuye.
En general, el módulo de finura de la arena deberá ser el mayor económicamente
disponible y compatible con las dimensiones de la estructura, pero observando
que la gradación en muchos casos depende del tipo de pega para la cual se va a
utilizar. Pegas de espesor considerable admiten arenas gruesas y pegas de pocos
espesores exigen arenas finas.
Finalmente, por lo general las arenas naturales (depósitos sedimentarios, ríos,
etc.) producen morteros de resistencias más altas que las de cantera, obtenidas
por medio de voladura, o por tributación, siendo este efecto más notorio en
morteros pobres en cemento.
3.4.6.2 Paso 2: determinación de la relación agua – cemento. Al igual
que en el concreto, la relación agua – cemento no solo se determina por los
requisitos de resistencia, sino también por factores como la retracción,
adherencia, durabilidad y propiedades para el acabado.
Debido a que los diferentes tipos de arenas y cementos producen resistencias
distintas con la misma relación agua – cemento, es importante conocer o
desarrollar la correspondencia y la relación agua – cemento para los materiales
a usarse, especialmente en el caso de las arenas sucias.
Sin embargo, en las figuras 2 y 3 se puede observar esta correspondencia para
arenas limpias de forma cubica y textura rugosa (de cantera) y arenas limpias
de forma redondeada y textura lista (de rio), con varios módulos de finura, las
cuales poseen (de rio), con varios módulos de finura, las cuales poseen valores
aproximados y relativamente seguros para cemento portland tipo 1.
3.4.6.3 Paso 3: selección de a consistencia. De acuerdo con los
requerimientos de la obra, se escoge la consistencia deseada, según la siguiente
clasificación extractada de la tabla 14.5, que fue presentada con anterioridad: “
Consistencia %De Flujo
Seca 90%
Plástica 110%
Fluida 130%
Fuente (Sánchez de Guzmán, 2006)
41
Gráfica 1. Correspondencia entre los valores de relación agua-cemento
y resistencia a la compresión para morteros hechos con cemento
portland tipo 1 y arena de forma redondeada y textura lisa.
Fuente (Sánchez de Guzmán, 2006)
42
Gráfica 2. Corresponde entre los valores de relación agua-cemento y
resistencia a la compresión para morteros hechos con cemento portland
tipo 1 y arena de forma anular y textura rugosa.
Fuente: (Sánchez de Guzmán, 2006)
3.4.6.4 Paso 4: determinación de los factores que influyen en el
contenido de agua. La cantidad de agua de mezclado por unidad de volumen
de mortero requerida para producir una consistencia dada, depende básicamente
del requerimiento de agua de la arena.
Para determinar el requerimiento de agua, el procedimiento de prueba y error
es el más largo y tedioso pero hasta ahora ha resultado el más preciso. Sin
embargo, al ensayar los materiales para buscar una condición óptima se puede
desarrollar expresiones matemáticas que indiquen los requerimientos de agua,
relacionando la consistencia con la composición del mortero.
Existen diferencias de requerimiento de agua entre diferentes cemento portland,
pero la diferencia es aún mayor para los cementos con puzolanas naturales o
artificiales. Se ha demostrado que entre mayor sea la finura del cemento, mayor
es la cantidad de agua para obtener una pasta de cemento de consistencia
normal, lo que no ocurre al mezclar con agregados, en donde no necesita
forzosamente un contenido de agua para obtener una resistencia especifica.
43
Algunos investigadores atribuyen esta diferencia a que al tomar una penetración
por Vicat a la pasta de cemento, esta mide la viscosidad, mientras que por el
procedimiento de la mesa de flujo se está midiendo la capacidad de lubricación
de la pasta. La viscosidad y lubricación no presentan relaciones directas
proporcionalmente.
En cuanto a la arena, el requerimiento de agua disminuye con la presencia de
tamaños gruesos y aumenta con la presencia de tamaños gruesos y aumenta con
la de agregados finos, pro esta relación no es lineal. También esta relación varía
según el contenido de cemento. Por otra parte, el requerimiento de agua aumenta
a medida que aumenta la angularidad, el aspecto escamoso y la aspereza de la
textura superficial delas partículas, como el de la granulometría disminuye con
el aumento e proporción del cemento.
Después de numerosos ensayos ejecutados sobre morteros hechos con arenas de
grano redondo y texturas lisa y con arenas de forma cubica y textura rugosa para
diferentes proporciones cemento; arena, se ha demostrado que el requerimiento
de pasta de cemento (relación agua-cemento) para una consistencia
determinada, se puede expresar matemáticamente en una ecuación de tipo
exponencial como la siguiente:
Agua/Cemento = 𝐾𝑒𝑏𝑛
En esta ecuación, A/C es la relación agua-cemento; n es la proporción de la
mezcla (número de partes de arena por un arte de cemento en peso); b es un
factor que relaciona la consistencia requerida, módulo de finura, forma y textura
de la arena; e, es la base de los logaritmos neperianos (e=2.7183); y K es el valor
de la relación agua-cemento para la consistencia requerida en terminaos de
fluidez de la pasta de cemento. Es interesante observar que cuando n=0 (no hay
arena), El valor de k =A/C.
En estas condiciones, el procedimiento para resolver la ecuación se limita a lo
siguiente: el valor de A/C es conocido del paso 2. Para determinar el valor de K
se confeccionan varias pastas con el cemento a utilizar, cada una con diferente
contenido de agua, con el fin de establecer los porcentajes de flujo necesarios para
construir una gráfica de porcentajes de flujo vs. Relación agua-cemento (ver
gráfica 3), mediante la utilización de la mesa de flujo, cumpliendo con los
requisitos de mezclado para pasta de cemento (norma ASTMC-305) y para el
ensayo de fluidez (norma ASTMC-230). De este modo, una vez construida la
gráfica, se halla el valor correspondiente de k para la consistencia especificada
44
Gráfica 3. Relación entre % fluidez y relación agua-cemento
Fuente: (Sánchez de Guzmán, 2006)
El factor b, como se había mencionado antes, es un factor que relaciona la
consistencia requerida (seca, plástica o fluida) con el módulo de finura de la
arena, para diversas formas y texturas de las partículas, las cuales hasta el
momento han sido imposibles de medir de manera cuantitativa. Por tal motivo,
una vez conocida la consistencia (paso 3) , el módulo de finura y el tipo de arena
(paso 1), se puede consultar la tabla 14.8, en donde aparecen los valore de b, para
arenas de forma angular y textura rugosa y para arenas de forma redondeada y
texturas lisa. Para los valores de módulo de finura distintos a los de la tabla
puede interpolarse.
Tabla 8. Valores de b para distintas consistencias y módulos de finura
de la arena (14.2)
Consistencia Módulo de finura Arena de granos
redondos y lisos
Arena de granos
angulares y rugosos
Seca
(90%)
1.7
2.2
2.7
3.2
0.3293
0.3110
0.2772
0.2394
0.3215
0.3028
0.2930
0.2494
Plástica
(110%)
1.7
2.2
2.7
3.2
0.3242
0.3033
0.2734
0.2368
0.3238
0.2947
0.2879
0.2477
45
Consistencia Módulo de finura Arena de granos
redondos y lisos
Arena de granos
angulares y rugosos
Fluida
(130%)
1.7
2.2
2.7
3.2
0.3172
0.2927
0.2687
0.2340
0.3216
0.3003
0.2949
0.2629 Fuente: (Sánchez de Guzmán, 2006)
Ejemplo de dosificación: Se pretende dosificar un mortero para una resistencia a
la compresión a los 28 días de 210 kg/cm3 (3000 psi).
El mortero es plástico con una fluidez entre 100 y 115%. El módulo de finura de
la arena es 3.0.
Paso 1: Cuantía del Cemento
En el gráfico No. 10, con la resistencia a la compresión de 210 kg/cm2 con y el
módulo de finura de la arena de 3.0 se obtiene:
Cemento = 480 Kg por m3 de mortero.
Paso 2: Cantidad de agua
En el gráfico No. 12 con la resistencia a la compresión a los 28 días se encuentra:
Relación agua-cemento: A/C = 0.52
Luego: Cantidad de agua =
A/C = 0.52
A = 0.52 x 480 = 250 litros
Agua = 250 litros por m3 de mortero.
Paso 3: Contenido de arena.
Se sabe por ensayos de laboratorio que:
Densidad del cemento = 3.08 g/cm3 = 3080 kg/m3
Peso específico de la arena saturada y superficialmente seca = 2.55 g/cm3
Peso unitario suelto de la arena =1.6 g/cm3
Volumen del cemento: Ve
Ve = 480k g/3080= o. 156 m3 por m3 de mortero
46
Volumen de agua = 250 litros = 0.250 m3
Volumen de aire incluido = 0.035
Luego el volumen de arena V ar será:
V ar = 1 - Ve - V agua - V aire
V ar = 1 - (0.156 + 0.250 + 0.035)
V ar = 0.441 m3 por m3 de mortero
Masa de la arena = Var x Densidad de la arena.
Masa de arena = 0.441 x 2550
Masa de arena = 1124.6 kg por m3 de mortero.
Para una masa unitaria suelta de la arena de 1.6 g/cm3 se tiene:
1124.6/1600 = 0.703 m3 por m3 de mortero.
Luego las proporciones del mortero al peso serán: 1:2,3, es decir 1 de cemento,
2,3 de arena.
Al igual que en el concreto, al dosificar el mortero con la anterior proporción,
debe hacerse la respectiva corrección por humedad de la arena en el momento de
mezclado.
47
Gráfica 4. Módulo de finura en mortero seco.
En la gráfica anterior se muestra la concentración de cemento o mortero (seco),
y su resistencia a la compresión según el tiempo de fraguado.
48
Gráfica 5. Módulo de finura en mortero húmedo.
En la gráfica anterior se muestra la concentración de cemento o mortero
(húmedo), y su resistencia a la compresión según el tiempo de fraguado.
49
Gráfica 6. Relación de agua – cemento.
En la anterior grafica se muestra la relación agua/cemento adecuada en una
mezcla, y su resistencia a la compresión según sus días de fraguado y su cantidad
de mezcla.
El uso del mortero en la construcción ha sido muy diverso; en Colombia se usa
ampliamente como material de revoque o repello, como material de pega en la
mampostería y en los últimos tiempos en la mampostería estructural.
50
En este capítulo se estudiará, el mortero y sus propiedades y uno de los métodos
para dosificarlo, partiendo de una resistencia y de una fluidez requerida.
3.4.7 Fluidez de morteros de cemento hidráulico (mesa de flujo). I N.V.
E – 325 – 07 1.
3.4.7.1 Objeto. Esta norma, establece el método para determinar la fluidez de
morteros de cemento hidráulico, utilizando la mesa de flujo.
Los valores establecidos en unidades SI deben ser considerados como la
norma.
3.4.7.2 Equipo.
Mesa de flujo – Se trata de una mesa como se muestra en la Figura 8 y consta en
esencia de lo siguiente: un soporte, un árbol y una plataforma circular.
La plataforma o mesa será circular de 255 ± 2.5 mm (10 ± 0.1") de diámetro y
7.62 mm (0.3") de espesor; debe ser de bronce o latón de dureza Rockwell no
menor de 25 HRB y debe tener en la cara inferior 6 nervios integrales de refuerzo,
dispuestos radialmente. La cara superior debe ser plana, pulida y libre de
defectos superficiales.
La plataforma o mesa deberá tener ocho líneas marcadas equidistantes de 68
mm (2 5 /8”) de largo, extendiéndose desde la parte exterior de la circunferencia
hacia el centro de la plataforma. Cada línea deberá terminar en un arco marcado
de 6 mm (1/4”) de largo, cuyo centro es el centro de la plataforma con un radio de
59.5mm (2 3/8”). Las líneas marcadas deberán ser hechas con una herramienta
de 60 grados a una profundidad de 0.25mm (0.01”.).
La plataforma o mesa y el árbol sujeto a ésta deberá tener una masa de 4.08 ±
0.05 kg (9 ± 0.1 lb) y la masa deberá ser simétrica alrededor del centro del árbol.
El árbol es un elemento que va unido perpendicularmente al centro de la
plataforma por medio de una rosca, y que a su vez se montará rígidamente en el
soporte, de tal forma que pueda bajar y subir verticalmente por medio de una
leva rotativa, dentro de una altura especificada de 12.7 ± 0.13mm (0.500 ±
0.005”), para mesas nuevas, y de 12.7 ± 0.38 mm (0.500 ± 0.015") para mesas en
uso.
51
La leva y el árbol deben ser de acero semiduro; el acero del árbol debe ser
endurecido por templado. El árbol debe ser recto. La tolerancia entre el diámetro
del cilindro del soporte y el árbol, estará comprendida entre 0.05 y 0.08 mm
(0.002" y 0.003") para mesas nuevas, y entre 0.05 y 0.25 mm (0.002 y 0.010") para
mesas usadas. La leva debe tener forma de espiral, con un radio que aumenta
uniformemente de 13 a 32 mm (1/2” a 11/4") en 360 grados. El extremo del árbol
no debe golpear la leva en el punto de caída, debe hacer contacto con ésta
suavemente antes de 120 grados, contados a partir de dicho punto. La leva y el
árbol deben diseñarse en tal forma que la plataforma no rote más de una vuelta
en 25 caídas. Las superficies de la cara superior del soporte y del resalte del
árbol, deben hacer contacto perfecto en el momento de la caída de la plataforma;
para esto, se deben mantener pulidas, planas y paralelas a la cara superior de la
mesa.
Figura 8. Mesa de flujo
52
Figura 9. Leva, árbol y plataforma (dimensión en mm)
Figura 10. Soportes
53
Figura 11. Regleta
3.4.7.3 Procedimiento. Llenado del Molde – Se limpia y se seca la plataforma
de la mesa de flujo, se coloca el molde en el centro, se vierte en el molde una capa
del mortero que se requiere ensayar, de unos 25 mm (1") de espesor, y se apisona
con 20 golpes del compactador, uniformemente distribuidos. Con una segunda
capa de mortero, se llena totalmente el molde y se apisona como la primera capa.
La presión del compactador será la suficiente que asegure el llenado uniforme
del molde. Se retira el exceso de mortero de la capa superior y se alisa la
superficie por medio de un palustre.
Ensayo – Una vez el molde se encuentra lleno, se limpia y se seca la plataforma
de la mesa, teniendo cuidado de secar el agua que está alrededor de la base del
molde. Después de un (1) minuto de terminada la operación de mezclado, se
retira el molde, levantándolo e inmediatamente se deja caer la mesa de flujo
desde una altura de 12.7 mm (½") 25 veces en 15 segundos. Luego se mide el
diámetro de la base de la muestra, por lo menos en cuatro puntos equidistantes
y se calcula el diámetro promedio.
54
Resultados – La fluidez es el aumento del diámetro de la muestra, expresado
como un porcentaje del diámetro de la base mayor del molde, determinado según
la siguiente fórmula:
% 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒𝑧 =𝐷𝐼𝐴𝑀𝐸𝑇𝑅𝑂 𝑃𝑅𝑂𝑀𝐸𝐷𝐼𝑂 − 𝐷𝐼𝐴𝑀𝐸𝑇𝑅𝑂 𝐼𝑁𝐹𝐸𝑅𝐼𝑂𝑅 𝑀𝑂𝐿𝐷𝐸
𝐷𝐼𝐴𝑀𝐸𝑇𝑅𝑂 𝐵𝐴𝑆𝐸 𝐼𝑁𝐹𝐸𝑅𝐼𝑂𝑅 𝑀𝑂𝐿𝐷𝐸 𝑥 100
Fuente: (Andres Cifuentes, 2014)
55
4. CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAÍZ
A continuación, comienza el proceso investigativo para determinar la viabilidad
de la de agregar harina de maíz a un concreto convencional.
VER ANEXO A, PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y
DOSIFICACIONES DEL CONCRETO
4.1 GRANULOMETRÍA
4.1.1 Diseño de mezclas. El proporcionamiento de mezclas de concreto, más
comúnmente llamado diseño de mezclas es un proceso que consiste de pasos
dependientes entre sí:
a) Selección de los ingredientes convenientes (cemento, agregados, agua y
aditivos).
b) Determinación de sus cantidades relativas para producir un concreto, tan
económico como sea posible, un concreto de trabajabilidad, resistencia a
compresión y durabilidad apropiada.
Estas proporciones dependerán de cada ingrediente en particular los cuales a su
vez dependerán de la aplicación particular del concreto. También podrían ser
considerados otros criterios, tales como minimizar la contracción y el
asentamiento o ambientes químicos especiales. Aunque se han realizado gran
cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas,
en buena parte permanece como un procedimiento empírico. Y aunque hay
muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos
de diseño, están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión
para una edad especificada, así como una trabajabilidad apropiada. Además, es
asumido que si se logran estas dos propiedades las otras propiedades del concreto
también serán satisfactorias (excepto la resistencia al congelamiento y deshielo
u otros problemas de durabilidad tales como resistencia al ataque químico). Sin
embargo, antes de pasar a ver los métodos de diseño en uso común en este
momento, será de mucha utilidad revisar, en más detalle, las consideraciones
básicas de diseño.
56
4.2 CONSIDERACIONES BÁSICAS
4.2.1 Economía. El costo del concreto es la suma del costo de los materiales, de
la mano de obra empleada y el equipamiento. Sin embargo, excepto para algunos
concretos especiales, el costo de la mano de obra y el equipamiento son muy
independientes del tipo y calidad del concreto producido. Por lo tanto, los costos
de los materiales son los más importantes y los que se deben tomar en cuenta
para comparar mezclas diferentes. Debido a que el cemento es más costoso que
los agregados, es claro que minimizar el contenido del cemento en el concreto es
el factor más importante para reducir el costo del concreto. En general, esto
puede ser echo del siguiente modo:
Utilizando el menor slump que permita una adecuada colocación.
Utilizando el mayor tamaño máximo del agregado (respetando las
limitaciones indicadas en el capítulo anterior).
Utilizando una relación óptima del agregado grueso al agregado fino.
Y cuando sea necesario utilizando un aditivo conveniente.
4.2.2 Trabajabilidad. Claramente un concreto apropiadamente diseñado debe
permitir ser colocado y compactado apropiadamente con el equipamiento
disponible. El acabado que permite el concreto debe ser el requerido y la
segregación y sangrado deben ser minimizados. Como regla general el concreto
debe ser suministrado con la trabajabilidad mínima que permita una adecuada
colocación. La cantidad de agua requerida por trabajabilidad dependerá
principalmente de las características de los agregados en lugar de las
características del cemento. Cuando la trabajabilidad debe ser mejorada, el
rediseño de la mezcla debe consistir en incrementar la cantidad de mortero en
lugar de incrementar simplemente el agua y los finos (cemento). Debido a esto
es esencial una cooperación entre el diseñador y el constructor para asegurar
una buena mezcla de concreto. En algunos casos una menos mezcla económica
podría ser la mejor solución. Y se deben prestar oídos sordos al frecuente pedido,
en obra, de “más agua”.
4.2.3 Resistencia y durabilidad. En general las especificaciones del concreto
requerirán una resistencia mínima a compresión. Estas especificaciones también
podrían imponer limitaciones en la máxima relación agua/cemento (a/c) y el
contenido mínimo de cemento. Es importante asegurar que estos requisitos no
sean mutuamente incompatibles. Como veremos en otros capítulos, no
necesariamente la resistencia a compresión a 28 días será la más importante,
debido a esto la resistencia a otras edades podría controlar el diseño. Las
especificaciones también podrían requerir que el concreto cumpla ciertos
57
requisitos de durabilidad, tales como resistencia al congelamiento y deshielo o
ataque químico. Estas consideraciones podrían establecer limitaciones
adicionales en la relación agua cemento (a/c), el contenido de cemento y en
adición podría requerir el uso de aditivos. Entonces, el proceso de diseño de
mezcla, envuelve cumplir con todos los requisitos antes vistos. Asimismo, debido
a que no todos los requerimientos pueden ser optimizados simultáneamente, es
necesario compensar unos con otros; (por ejemplo, puede ser mejor emplear una
dosificación que para determinada cantidad de cemento no tiene la mayor
resistencia a compresión pero que tiene una mayor trabajabilidad).
Finalmente debe ser recordado que incluso la mezcla perfecta no producirá un
concreto apropiado si no se lleva a cabo procedimientos apropiados de colocación,
acabado y curado.
4.2.4 Análisis Granulométrico de los Agregados.
Tabla 9. Resumen de las propiedades de los agregados utilizados en
laboratorio (arena y grava del rio Coello).
Luego de tener todas las herramientas listas para ser utilizadas, procedemos a
agregar los materiales (grava, arena, cemento y agua) según la dosificación
indicada por el diseño de mezclas obtenida por el método ACI, para después
mezclarlos hasta alcanzar la consistencia deseada.
58
Figura 12. Peso de Balde.
4.2.5 Concreto 3500 PSI Convencional. En la siguiente imagen se puede
observar cómo se pesa la arena por baldes hasta llegar al peso total requerido
según en el diseño de mezcla.
Figura 13. Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto:
23.593,4 g
59
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 4 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.5.1 Concreto 3500 psi modificado con el 2% de harina de maíz.
Figura 14. Marcación de cilindros y camisas.
Se procede a sustituir el 2 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 23.593,4 g x 2% = 471,86g
60
Figura 15. Mezcla agregados con el 2% de harina de maíz.
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
Figura 16. Encofrado de cilindros.
61
4.2.5.2 Concreto 3500 psi modificado con el 4% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 4 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 23.593,4 g x 4% =
943,736g
Figura 17. Mezcla de agregados
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
62
Figura 18. Encofrado de vigas.
4.2.5.3 Concreto 3500 psi modificado con el 6% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 6 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz. Cabe destacar que el concreto modificado con el
6% su tiempo de fraguado es mucho más extenso, y no alcanza la resistencia
esperada. VER ANEXO B, REGISTRO FOTOGRAFICO FIGURA 30 Y 31
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 23.593,4 g x 6% = 1415,6g
Figura 19. Mezcla del concreto adicionando el 6% de harina.
63
Figura 20. Mezcla de los agregados.
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
64
4.2.6 Concreto 2500 PSI Convencional.
Figura 21. Resultado final de la mezcla de los materiales sin adicionar
agua (gravilla, arena y harina de maíz).
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 31.799,8 g.
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 4 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.6.1 Concreto 2500 psi modificado con el 2% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 2 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 31.799,8 g x 2% = 635,99g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
65
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.6.2 Concreto 2500 PSI modificado con el 4% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 4 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 31.799,8 g x 4% =
1.271,99g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.6.3 Concreto 2500 psi modificado con el 6% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 6 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 31.799,8 g x 6% =
1.907,98g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.7 Concreto 2000 PSI Convencional.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 35.903 g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 4 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
66
4.2.7.1 Concreto 2000 psi modificado con el 2% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 2 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 35.903 g x 2% = 718.06g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.7.2 Concreto 2000 psi modificado con el 4% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 4 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 35.903 g x 4% = 1.436,12g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
4.2.7.3 Concreto 2500 psi modificado con el 6% de harina de maíz. Se
procede a sustituir el 6 % del peso total de la arena, para luego adicionar este
mismo peso en Harina de Maíz.
Peso Total de Arena en Gramos para 1m3 de Concreto: 35.903 g x 6% = 2.154,18g
Luego de mezclar y alcanzar la consistencia deseada se procede a encofrar el
concreto en 3 camillas y 6 cilindros respectivamente para después de su fraguado
ser desencofrados e inmediatamente sumergidos en agua para luego realizar las
respectivas pruebas de resistencia según los días de curado (7 días, 14 días y 28
días).
67
5. MORTERO MODIFICADO CON HARINA DE MAÍZ
Para iniciar este proceso básicamente se utiliza el mismo agregado del rio Coello
empleado en la mezcla del concreto (arena). Como primera medida se procede a
tamizar el agregado, para poder utilizarlo en la mezcla del mortero.
Volumen Camisas:
5,1cm x 5,1cm x 5,1cm = 132,651cm3 = 0,0001326m3
1m3 de Arena pesa aproximadamente 1600 Kg/m3
Tabla 10. Cantidades para mortero.
Fuente: (http://www.construyafacil.org/2012/05/dosificaciones-por-volumen-en-mezclas.html,
s.f.)
Con base a esta tabla de dosificaciones para mortero, se hace el cálculo de
cantidad de materiales (cemento, arena y agua), que se necesitaran para la
mezcla, teniendo en cuenta el volumen de las camisas y el peso de la arena por
m3.
Proporción Cemento Arena
1;2 0,080 kg 0,0001286m3 = 0,2057 kg = 205,7 gr
1;3 0,060 kg 0,0001445m3 = 0,2312 kg =231.2 gr
1;4 0,048 kg 0,0001538m3 = 0,2460 kg = 246 gr
Teniendo en cuenta que se utilizan 3 camisas con un mismo volumen, se procede
a mezclar el mortero natural con cada una de las proporciones:
68
5.1 MORTERO CONVENCIONAL
5.1.1 Mortero 1:2.
Peso del recipiente= 116 gr
Peso arena = (205,7 gr x 3 camisas)= 617.1 gr
Peso cemento= (80 gr x 3 camisas) = 240 gr
Agua = 150 ml
Tabla 11. Fluidez de la mezcla 1: 2
Fluidez CM
1 16
2 15
3 17
Promedio 48/3= 16
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días.
5.1.2 Mortero 1:3.
Peso del recipiente= 107 gr
Peso arena = (231,2 gr x 3 camisas)= 693,6 gr
Peso cemento= (60 gr x 3 camisas) = 180 gr
Agua = 155 ml
Tabla 12. Fluidez de la mezcla 1: 3
Fluidez CM
1 15
2 14
3 16
Promedio 45/3= 15
69
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días.
5.1.3 Mortero 1:4.
Peso del recipiente= 111 gr
Peso arena = (246 gr x 3 camisas)= 738 gr
Peso cemento= (48 gr x 3 camisas) = 144 gr
Agua = 150 ml
Tabla 13. Fluidez de la mezcla 1: 4.
Fluidez CM
1 17
2 17
3 16
Promedio 45/3= 15
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días.
5.2 MORTERO MODIFICADO CON EL 10% DE HARINA DE MAÍZ
Luego de haber realizado las mezclas convencionales, se procede a modificarlas
adicionando harina de maíz con porcentajes (10, 15 y 20%) con respecto al
volumen del cemento utilizara según la dosificación realizada.
Para este procedimiento de modificación se halla el peso específico de la harina
de maíz, para poder definir el volumen que se agregara a la mezcla del mortero.
5.2.1 Mortero 1: 2.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
70
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 240 𝑔𝑟 𝑥 9,80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 2352 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟕𝟓𝟖, 𝟕𝟎 𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 10% del volumen del cemento adicionado en esta proporción
(758,70cm3) para poder hallar el volumen de la harina de maíz que se agrega en
la mezcla:
VC= 758,70 cm3 x 10%= 75,87cm3
𝒗𝑯 = 49,01𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟏𝟎𝟏, 𝟐𝟔 𝐜𝐦𝟑 𝐝𝐞 𝐇𝐚𝐫𝐢𝐧𝐚 𝐝𝐞 𝐌𝐚𝐢𝐳
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 121 gr
Peso arena = (205,7 gr x 3 camisas)= 617.1 gr
Peso cemento= (80 gr x 3 camisas) = 240 gr
Agua = 160 ml
Tabla 14. Fluidez de la mezcla 1: 2 Modificada.
Fluidez cm
1 16,5
2 16
3 16,5
Promedio 49/3= 16,33
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días.
5.2.2 Mortero 1:3.
Peso específico del cemento:
71
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 180 𝑔𝑟 𝑥 9,80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 1764 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟓𝟔𝟗, 𝟎𝟑𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 10 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (569,03cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina que
se agrega en la mezcla.
VC= 569,03 cm3 x 10%= 56,90cm3
𝑣𝐻 = 36,75𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟕𝟓, 𝟗𝟐 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 121 gr
Peso arena = (231,2 gr x 3 camisas)= 693,6 gr
Peso cemento= (60 gr x 3 camisas) = 180 gr
Agua = 160 ml
Tabla 15. Fluidez de la mezcla 1: 3 Modificada.
Fluidez CM
1 17,5
2 17
3 18
Promedio 52,5/3= 17,5
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días.
72
5.2.3 Mortero 1; 4.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 144 𝑔𝑟 𝑥 9,80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 1411,2 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟒𝟓𝟓, 𝟐𝟐 𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 10 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (455,22 cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina
que se agrega en la mezcla.
VC= 455,22 cm3 x 10%= 45,52cm3
𝑣𝐻 = 29,40𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟔𝟎, 𝟕𝟒 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 103 gr
Peso arena = (246 gr x 3 camisas)= 738 gr
Peso cemento= (48 gr x 3 camisas) = 144 gr
Agua = 155 ml
Tabla 16. Fluidez de la mezcla 1: 4 Modificada.
Fluidez CM
1 17
2 17
3 16,5
Promedio 50,5/3= 16,83
73
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
5.3 MORTERO MODIFICADO CON EL 15% DE HARINA DE MAÍZ
5.3.1 Mortero 1: 2.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 240 𝑔𝑟 𝑥 9,80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 2352 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟕𝟓𝟖, 𝟕𝟎 𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 15 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (758,70 cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina
que se agrega en la mezcla.
VC= 758,70 cm3 x 15%= 113,805 cm3
𝑣𝐻 = 73,51𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟏𝟓𝟏, 𝟖𝟖 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 103 gr
Peso arena = (205,7 gr x 3 camisas)= 617.1 gr
Peso cemento= (80 gr x 3 camisas) = 240 gr
Agua = 155 ml
74
Tabla 17. Fluidez de la mezcla 1: 2 Modificada.
Fluidez CM
1 17
2 17,5
3 18
Promedio 52,5/3= 17,5
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
5.3.1 Mortero 1:3.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 180 𝑔𝑟 𝑥 9.80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝒗𝒄 = 1764 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟓𝟔𝟗, 𝟎𝟑𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 15 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (569,03cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina que
se agrega en la mezcla.
VC= 569,03 cm3 x 15%= 85,35 cm3
𝒗𝑯 = 55,13 𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟏𝟏𝟑, 𝟗𝟎 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 121 gr
75
Peso arena = (231,2 gr x 3 camisas)= 693,6 gr
Peso cemento= (60 gr x 3 camisas) = 180 gr
Agua = 160 ml
Tabla 18. Fluidez de la mezcla 1: 3 Modificada.
Fluidez CM
1 16,5
2 16
3 16
Promedio 48,5/3= 16,16
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
5.3.2 Mortero 1:4.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 144 𝑔𝑟 𝑥 9,80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 1411,2 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟒𝟓𝟓, 𝟐𝟐 𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 15 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (455,22 cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina
que se agrega en la mezcla.
VC= 455,22 cm3 x 15%= 68,28cm3
𝑣𝐻 = 44,10𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟗𝟏, 𝟏𝟏 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
76
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 103 gr
Peso arena = (246 gr x 3 camisas)= 738 gr
Peso cemento= (48 gr x 3 camisas) = 144 gr
Agua = 155 ml
Tabla 19. Fluidez de la mezcla 1: 4 Modificada.
Fluidez CM
1 15,5
2 15
3 15
Promedio 45,5/3= 15,16
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
5.4 MORTERO MODIFICADO CON EL 20% DE HARINA DE MAÍZ
5.4.1 Mortero 1;2.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 240 𝑔𝑟 𝑥 9,80 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 2352 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟕𝟓𝟖, 𝟕𝟎 𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 20 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (758,70 cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina
que se agrega en la mezcla:
77
VC= 758,70 cm3 x 20%= 151,74cm3
𝑣𝐻 = 98,02𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟐𝟎𝟐, 𝟓𝟐 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 121 gr
Peso arena = (205,7 gr x 3 camisas)= 617.1 gr
Peso cemento= (80 gr x 3 camisas) = 240 gr
Agua = 150 ml
Tabla 20. Fluidez de la mezcla 1: 2 Modificada.
Fluidez CM
1 16,5
2 17
3 17
Promedio 50,5/3= 16,83
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
5.4.2 Mortero 1:3.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 180 𝑔𝑟 𝑥 9,8 𝑚/𝑠2
𝑉
𝑣𝑐 = 1764 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟓𝟔𝟗, 𝟎𝟑 𝒄𝒎𝟑
78
Se procede a pesar el 20 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (569,03 cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina
que se agrega en la mezcla.
VC= 569,03cm3 x 20%= 113,806cm3
𝑣𝐻 = 73,51𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟏𝟓𝟏, 𝟖𝟖 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 121 gr
Peso arena = (231,2 gr x 3 camisas)= 693,6 gr
Peso cemento= (60 gr x 3 camisas) = 180 gr
Agua = 160 ml
Tabla 21. Fluidez de la mezcla 1: 3 Modificada.
Fluidez CM
1 15,5
2 15,5
3 16
Promedio 47/3= 15,66
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
5.4.3 Mortero 1: 4.
Peso específico del cemento:
ɤ𝑇 = 𝑊
𝑉 𝑤 = 𝑚 𝑥 𝑔
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 = 144 𝑔𝑟 𝑥 9,8 𝑚/𝑠2
𝑉
79
𝑣𝑐 = 1411,2 𝑔𝑟
3,1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟒𝟓𝟓, 𝟐𝟐 𝒄𝒎𝟑
Se procede a pesar el 20 % del volumen del cemento adicionado en esta
proporción (455,22 cm3) para así mismo poder hallar el volumen de la harina
que se agrega en la mezcla.
VC= 455,22 cm3 x 20%= 91,04cm3
𝒗𝑯 = 58,81𝑔𝑟
0,484 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 𝟏𝟐𝟏, 𝟓𝟎 𝒄𝒎𝟑 𝒅𝒆 𝑯𝒂𝒓𝒊𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒊𝒛
Luego de tener definido nuestro volumen de harina se inicia el proceso de mezcla
adicionando las dosificaciones correspondientes de cada material:
Peso del recipiente= 103 gr
Peso arena = (246 gr x 3 camisas)= 738 gr
Peso cemento= (48 gr x 3 camisas) = 144 gr
Agua = 155 ml
Tabla 22. Fluidez de la mezcla 1: 4 Modificada.
Fluidez CM
1 16,5
2 16,5
3 16
Promedio 49/3= 16,33
Determinando la fluidez de la mezcla, se procede a encofrar el mortero en las
camisas correspondientes y esperar su fraguado para luego desencofrar y
sumergir los cubos en agua. Dependiendo los días de curado (7, 14, 28) Días
80
6. RESULTADO PRUEBAS DE RESISTENCIA
6.1 CUBOS DE MORTERO AL 10%, 15% Y 20% CON DIFERENTES
MEZCLAS AL 1.2-1.3-1.4 DE AGREGADO DE HARINA DE MAÍZ.
En las siguientes tablas se dará a conocer los resultados de las pruebas de
resistencia según el día de curado del elemento (7, 14, y 28 días), el tipo de
mortero (si es convencional, o modificado con un porcentaje de harina de maíz)
además se especifican los días en los cueles se extrajeron los elementos del agua
(cubos) para realizarle sus respectivas pruebas de resistencia.
Tabla 23. Pruebas de resistencias (mortero) convencional.
Fuente: (edición propia)
Tabla 24. Pruebas de resistencias (mortero) 10% harina de maíz.
Fuente: (edición propia).
15/06/16 1;2 convencional22/06/2016
40,94 KN
29/06/2016
45,36 KN
13/07/2016
45,34 KN
17/06/16 1;4 convencional24/06/2016
21,06 KN
01/07/2016
27,09 KN
15/07/2016
36,30 KN
15/06/16 1;3 convencional22/06/2016
20,47 KN
29/06/2016
36,40 KN
13/07/2016
46,66 KN
FUNDIDAS 7 DÍAS 14 DÍAS 28 DÍAS
PRUEBAS DE RESISTENCIAS (MORTERO) CONVENCIONAL
27/06/2016
26,06 KN
04/07/2016
23,68 KN
18/07/2016
28,01 KN
27/06/2016
45,62 KN
04/07/2016
46,81 KN
18/07/2016
44,66 KN
27/06/2016
29,88 KN
04/07/2016
40,51 KN
18/07/2016
34,97 KN
20/06/16 1;2 10% Harina
20/06/16 1;3 10% Harina
20/06/16 1;4 10% Harina
PRUEBA DE RESISTENCIAS (MORTERO) 10% HARINA DE MAIZ)
FUNDIDAS 7 DÍAS 14 DÍAS 28 DÍAS
81
Tabla 25. Pruebas de resistencias (mortero) 15% harina de maíz.
Fuente: (edición propia)
Tabla 26. Prueba de resistencias (mortero) 20% harina de maíz.
Fuente: (edición propia)
21/06/16 1;2 15% Harina
21/06/16 1;4 15% Harina28/06/2016
25,76 KN
05/07/2016
27,02 KN
19/07/2016
23,49 KN
28/06/2016
32,03 KN
05/07/2016
47,49 KN
19/07/2016
41,10 KN
21/06/16 1;3 15% Harina28/06/2016
24,21 KN
05/07/2016
35,64 KN
19/07/2016
39,36 KN
PRUEBAS DE RESISTENCIAS (MORTERO) 15% HARINA DE MAIZ
FUNDIDAS 7 DÍAS 14 DÍAS 28 DÍAS
30/06/2016
24,93 KN
07/07/2016
32,13 KN
21/07/2016
26,52 KN23/06/16 1;4 20% Harina
30/06/2016
33,67 KN
07/07/2016
23,56 KN
21/07/2016
46,05 KN
23/06/16 1;3 20% Harina
30/06/2016
19,59 KN
07/07/2016
21,14 KN
21/07/2016
20,38 KN
23/06/16 1;2 20% Harina
PRUEBAS DE RESISTENCIAS (MORTERO) 20% HARINA DE MAIZ
FUNDIDAS 7 DÍAS 14 DÍAS 28 DÍAS
82
6.2 CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAÍZ
Tabla 27. Resultados pruebas de resistencias cilindros 3500 PSI
Fecha de ruptura Elemento Resistencia concreto
PSI (32,8MPa)
Natural o con
porcentaje de
agregado
(harina de
maíz)
Lectura carga
KN
Resistencia
(Mpa)Edad días
Mayo 04 2016 Cilindro 3500 Convencional 340 18,73707779 7
Mayo 04 2016 Cilindro 3500 Convencional 355 19,56371357 7
Mayo 11 2016 Cilindro 3500 Convencional 423 23,31112913 14
Mayo 11 2016 Cilindro 3500 Convencional 430 23,6968925 14
Mayo 25 2016 Cilindro 3500 Convencional 460 25,35016407 28
Mayo 25 2016 Cilindro 3500 Convencional 465 25,62570933 28
Mayo 05 2016 Cilindro 3500 2% 214 11,7933372 7
Mayo 05 2016 Cilindro 3500 2% 218 12,01377341 7
Mayo 12 2016 Cilindro 3500 2% 256 14,10791739 14
Mayo 12 2016 Cilindro 3500 2% 278 15,32031654 14
Mayo 26 2016 Cilindro 3500 2% 302 16,6429338 28
Mayo 26 2016 Cilindro 3500 2% 314 17,30424243 28
Mayo 10 2016 Cilindro 3500 4% 198 10,91159236 7
Mayo 10 2016 Cilindro 3500 4% 200 11,02181046 7
Mayo 17 2016 Cilindro 3500 4% 221 12,17910056 14
Mayo 17 2016 Cilindro 3500 4% 226 12,45464582 14
Mayo 31 2016 Cilindro 3500 4% 280 15,43053465 28
Mayo 31 2016 Cilindro 3500 4% 275 15,15498939 28
83
Gráfica 7. Resistencias concreto cilindros 3500 PSI.
Fuente: (edición propia)
En esta grafica se puede evidenciar la alteración negativa que tiene el concreto
en su resistencia al sustituir un porcentaje del peso de la arena por harina de
maíz.
Tabla 28. Resultados pruebas de resistencias vigas 3500 PSI
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
RES
ISTE
NC
IA m
pa
CONVENCIONAL MODIFICADO 2% HARINA MODIFICADO 4% HARINA
Fecha de ruptura Elemento Resistencia concreto
PSI (32,8MPa)
Convencional
o con
porcentaje de
agregado
(harina de
maíz)
Lectura carga
KN
Resistencia
(Mpa)Edad días
Mayo 04 2016 Viga 3500 Convencional 8.07 0,597777778 7
Mayo 04 2016 Viga 3500 Convencional 12 0,888888889 7
Mayo 11 2016 Viga 3500 Convencional 17,7 1,311111111 14
Mayo 25 2016 Viga 3500 Convencional 17,5 1,296296296 28
Mayo 05 2016 Viga 3500 2% 7,56 0,56 7
Mayo 12 2016 Viga 3500 2% 9,1 0,674074074 14
Mayo 26 2016 Viga 3500 2% 10 0,740740741 28
Mayo 10 2016 Viga 3500 4% 6,4 0,474074074 7
Mayo 17 2016 Viga 3500 4% 8 0,592592593 14
Mayo 31 2016 Viga 3500 4% 9,02 0,668148148 28
84
Gráfica 8. Resistencias concreto vigas 3500 PSI.
En esta grafica se puede evidenciar la alteración negativa que tiene el concreto
en su resistencia al sustituir un porcentaje del peso de la arena por harina de
maíz.
85
Tabla 29. Resultados pruebas de resistencias cilindros 2500 PSI
Gráfica 9. Resistencia concreto cilindros 2500 PSI.
En esta grafica se puede evidenciar la alteración negativa que tiene el concreto
en su resistencia al sustituir un porcentaje del peso de la arena por harina de
maíz.
Fecha de vaciado Fecha de ruptura Elemento Resistencia concreto
PSI (24,5MPa)
Convencional
o con
porcentaje de
agregado
(harina de
maíz)
Lectura carga
KN
Resistencia
(Mpa)Edad días
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Cilindro 2500 Convencional 248 18,73707779 7
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Cilindro 2500 Convencional 259 19,56371357 7
Abril 27 2016 Mayo 11 2016 Cilindro 2500 Convencional 308 23,31112913 14
Abril 27 2016 Mayo 11 2016 Cilindro 2500 Convencional 310 23,6968925 14
Abril 27 2016 Mayo 25 2016 Cilindro 2500 Convencional 330 25,35016407 28
Abril 27 2016 Mayo 25 2016 Cilindro 2500 Convencional 334 25,62570933 28
Abril 28 2016 Mayo 05 2016 Cilindro 2500 2% 153 11,7933372 7
Abril 28 2016 Mayo 05 2016 Cilindro 2500 2% 156 12,01377341 7
Abril 28 2016 Mayo 12 2016 Cilindro 2500 2% 183 14,10791739 14
Abril 28 2016 Mayo 12 2016 Cilindro 2500 2% 198 15,32031654 14
Abril 28 2016 Mayo 26 2016 Cilindro 2500 2% 215 16,6429338 28
Abril 28 2016 Mayo 26 2016 Cilindro 2500 2% 210 17,30424243 28
Mayo 03 2016 Mayo 10 2016 Cilindro 2500 4% 125 10,91159236 7
Mayo 03 2016 Mayo 10 2016 Cilindro 2500 4% 127 11,02181046 7
Mayo 03 2016 Mayo 17 2016 Cilindro 2500 4% 142 12,17910056 14
Mayo 03 2016 Mayo 17 2016 Cilindro 2500 4% 137 12,45464582 14
Mayo 03 2016 Mayo 31 2016 Cilindro 2500 4% 182 15,43053465 28
Mayo 03 2016 Mayo 31 2016 Cilindro 2500 4% 175 15,15498939 28
86
Tabla 30. Resultados pruebas de resistencias vigas 2500 PSI
Gráfica 10. Resistencia concreto vigas 2500 PSI.
En esta grafica se puede evidenciar la alteración negativa que tiene el concreto
en su resistencia al sustituir un porcentaje del peso de la arena por harina de
maíz.
Fecha de vaciado Fecha de ruptura Elemento Resistencia concreto
PSI (24,5MPa)
Convencional
o con
porcentaje de
agregado
(harina de
maíz)
Lectura carga
KN
Resistencia
(Mpa)Edad días
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Viga 2500 Convencional 9,2 0,597777778 7
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Viga 2500 Convencional 9,6 0,888888889 7
Abril 27 2016 Mayo 11 2016 Viga 2500 Convencional 13,5 1,311111111 14
Abril 27 2016 Mayo 25 2016 Viga 2500 Convencional 13,1 1,296296296 28
Abril 28 2016 Mayo 05 2016 Viga 2500 2% 4,2 0,56 7
Abril 28 2016 Mayo 12 2016 Viga 2500 2% 5,7 0,674074074 14
Abril 28 2016 Mayo 26 2016 Viga 2500 2% 7,3 0,740740741 28
Mayo 03 2016 Mayo 10 2016 Viga 2500 4% 3,5 0,474074074 7
Mayo 03 2016 Mayo 17 2016 Viga 2500 4% 4,2 0,592592593 14
Mayo 03 2016 Mayo 31 2016 Viga 2500 4% 5,4 0,668148148 28
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
RES
ISTE
NC
IA
CONVENCIONAL MODIFICADO 2% HARINA MODIFICADO 4% HARINA
87
Tabla 31. Resultados pruebas de resistencias cilindros 2000 PSI
Gráfica 11. Resistencia del concreto cilindros 2000 PSI.
Fecha de vaciado Fecha de ruptura Elemento Resistencia concreto
PSI (21MPa)
Convencional
o con
porcentaje de
agregado
(harina de
maíz)
Lectura carga
KN
Resistencia
(Mpa)Edad días
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Cilindro 2000 Convencional 205 18,73707779 7
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Cilindro 2000 Convencional 198 19,56371357 7
Abril 27 2016 Mayo 11 2016 Cilindro 2000 Convencional 250 23,31112913 14
Abril 27 2016 Mayo 11 2016 Cilindro 2000 Convencional 262 23,6968925 14
Abril 27 2016 Mayo 25 2016 Cilindro 2000 Convencional 270 25,35016407 28
Abril 27 2016 Mayo 25 2016 Cilindro 2000 Convencional 278 25,62570933 28
Abril 28 2016 Mayo 05 2016 Cilindro 2000 2% 109 11,7933372 7
Abril 28 2016 Mayo 05 2016 Cilindro 2000 2% 102 12,01377341 7
Abril 28 2016 Mayo 12 2016 Cilindro 2000 2% 125 14,10791739 14
Abril 28 2016 Mayo 12 2016 Cilindro 2000 2% 130 15,32031654 14
Abril 28 2016 Mayo 26 2016 Cilindro 2000 2% 150 16,6429338 28
Abril 28 2016 Mayo 26 2016 Cilindro 2000 2% 152 17,30424243 28
Mayo 03 2016 Mayo 10 2016 Cilindro 2000 4% 95 10,91159236 7
Mayo 03 2016 Mayo 10 2016 Cilindro 2000 4% 90 11,02181046 7
Mayo 03 2016 Mayo 17 2016 Cilindro 2000 4% 109 12,17910056 14
Mayo 03 2016 Mayo 17 2016 Cilindro 2000 4% 102 12,45464582 14
Mayo 03 2016 Mayo 31 2016 Cilindro 2000 4% 142 15,43053465 28
Mayo 03 2016 Mayo 31 2016 Cilindro 2000 4% 131 15,15498939 28
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
RES
ISTE
NC
IA
CONVENCIONAL MODIFICADO 2% HARINA MODIFICADO 4% HARINA
88
En esta grafica se puede evidenciar la alteración negativa que tiene el concreto
en su resistencia al sustituir un porcentaje del peso de la arena por harina de
maíz.
Tabla 32. Resultados pruebas de resistencias vigas 2000 PSI
Gráfica 12. Resistencia del concreto vigas 2000 PSI.
Fecha de vaciado Fecha de ruptura Elemento Resistencia concreto
PSI (21MPa)
Convencional
o con
porcentaje de
agregado
(harina de
maíz)
Lectura carga
KN
Resistencia
(Mpa)Edad días
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Viga 2000 Convencional 5,2 0,597777778 7
Abril 27 2016 Mayo 04 2016 Viga 2000 Convencional 5 0,888888889 7
Abril 27 2016 Mayo 11 2016 Viga 2000 Convencional 11,6 1,311111111 14
Abril 27 2016 Mayo 25 2016 Viga 2000 Convencional 11 1,296296296 28
Abril 28 2016 Mayo 05 2016 Viga 2000 2% 3,1 0,56 7
Abril 28 2016 Mayo 12 2016 Viga 2000 2% 4,0 0,674074074 14
Abril 28 2016 Mayo 26 2016 Viga 2000 2% 4,8 0,740740741 28
Mayo 03 2016 Mayo 10 2016 Viga 2000 4% 2,9 0,474074074 7
Mayo 03 2016 Mayo 17 2016 Viga 2000 4% 3,1 0,592592593 14
Mayo 03 2016 Mayo 31 2016 Viga 2000 4% 3,9 0,668148148 28
89
En esta grafica se puede evidenciar la alteración negativa que tiene el concreto
en su resistencia al sustituir un porcentaje del peso de la arena por harina de
maíz.
6.3 CUADRO COMPARATIVO (HARINA / ARENA)
A continuación, se realiza un cuadro comparativo de los precios de la arena y la
harina, donde se podrá apreciar la diferencia del valor por M3 y KG.
Tabla 33. Diferencia de valores por m3.
A raíz de esta comparación de precios por m3 se determina que es innecesario
realizar un análisis por volumen con referencia al mortero, ya que la diferencia
en costos es bastante amplia y no se justifica emplear harina de maíz a la hora
de la mezcla
90
7. CONCLUSIONES
En los diseños de mezclas que se realizaron según el método ACI – 211 para
concretos, no se logra alcanzar las resistencias esperadas en los elementos
convencionales a la hora de someterlos a las pruebas de resistencia.
Con la realización de este proyecto de investigación se logró evidenciar el drástico
cambio que tiene el concreto hidráulico en sus propiedades físicas, cuando se
sustituye la arena por harina de maíz en diferentes porcentajes a la mezcla de
los materiales (cemento portland, arena, grava, agua). Según los resultados de
laboratorio se determinó que entre menor sea la resistencia del concreto será
mayor la influencia que tendrá en las propiedades físicas de este, a la hora de
sustituir la arena por la harina de maíz en la mezcla, ya que inicialmente se
propuso que la sustitución de arena por harina se determinaba con respecto al
peso de la arena empleada en la mezcla, teniendo en cuenta ciertos porcentajes
(2,4 y 6%) de este peso, a su vez se evidencio un alto volumen de harina a la hora
de adicionarla, debido al bajo peso específico que obtuvimos, con relación a los
demás agregados utilizados (arena, grava, cemento), generando una mayor
absorción de agua en la mezcla, por tal motivo se tuvo que adicionar más agua
de lo especificado en el diseño de mezclas, alterando el tiempo de fraguado de los
elementos (cilindros y vigas) a la hora de desencofrarlos (se pudo evidenciar
notablemente en la modificación con el 6 % de harina de maíz), generando
fracturas y desboronamiento en los elementos a la hora de sacarlos de los moldes
(camisas y cilindros), por tal motivo fue realizar las respectivas pruebas de
resistencia a estos elementos. En los demás porcentajes de modificación con
harina de maíz, comparando con los elementos convencionales, se evidencio un
cambio negativo en las resistencias dadas en PSI a la hora de realizar las pruebas
de resistencia.
Con respecto al mortero se reflejó un cambio positivo en la resistencia a la hora
de realizar las pruebas, comparando los resultados de las pruebas de resistencia
de los elementos modificados con los resultados de los elementos convencionales.
Además, se comprobó que, al adicionar harina de maíz a la mezcla, esta mejora
su manejabilidad (plasticidad) a la hora de tratarla.
Se logró evidenciar el comportamiento que genera la harina en las propiedades
del concreto hidráulico y mortero al mezclarlos, mejorando los acabados y
optimizando el material, reduciendo los resanes estructurales.
En temas de costos encontramos que no es viable este proyecto, ya que no se
genera un beneficio considerable comparando el precio de la arena con la harina
91
de maíz. A raíz de esta comparación de precios por m3 se determina que es
innecesario realizar un análisis por volumen con referencia a la adición que se
utilizó en el mortero, ya que la diferencia en costos es bastante amplia y no se
justifica emplear harina de maíz a la hora de la mezcla.
92
8. RECOMENDACIONES
Es fundamental que el concreto y el mortero que se emplee en las diferentes
obras civiles, cumplan satisfactoriamente con los requerimientos mínimos en sus
características físicas y químicas, con el fin de garantizar la vida útil de estos.
En caso de interés en poner en práctica este proyecto, se recomienda realizar un
estudio de aditivos, que logren obtener el fraguado normal en la mezcla, la
resistencia y la durabilidad deseada con el fin de ampliar esta investigación.
Además, se debe tener en cuenta que la harina de maíz no sirvió para mezclarla
con el concreto, ya que su tiempo de fraguado es mucho más extenso, y su
resistencia mucho menor, no aconsejable para las obras civiles.
Es recomendable verificar a largo plazo la calidad del material ya que se está
utilizando un componente orgánico, y este puede causar procesos de putrefacción
al interior del mortero.
93
BIBLIOGRAFÍA
Guzmán, Diego Sánchez, Tecnología del concreto y del mortero. Edición 1996
Santa Fe de Bogotá.
http://www.misrespuestas.com/que-es-el-concreto.html
Huanca Samuel Laura, Diseño de mezclas en concreto. Edición 2006
Instituto nacional de vías, norma I.N.V. E – 325 – 07
ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_IN
V-07/Normas/Norma%20INV%20E-325-07.pdf
Jorge Mario, http://ingevil.blogspot.com.co/2008/10/ensayo-compresin-de-
cilindros-de.html
Laboratorio del Ingeniero, http://javierlaboratorio.blogspot.com.co/2011/
05/ensayo-slump.html
Manual Tecnología de Materiales UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS E.P.
INGENIERÍA CIVIL
94
ANEXO A. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y
DOSIFICACIONES DEL CONCRETO.
Granulometría arena.
ANALISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS FINOS
PROYECTO: CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAIZ
SOLICITANTE: CRISTIAN HERNANDEZ, JUAN PERDOMO
CANTERA : RIO COELLO
DESCRIPCION: ARENA, COLOR GRIS
FECHA: ABRIL 10 DE 2016
TAMIZ PESO
RETENIDO
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%
PASA
ESPECIFICACION
I.N.V.E - 630 - 96
1/2" 0,0% 0,0% 100,0% 100
3/8" 0 0,0% 0,0% 100,0% 100
No. 4 268 8,1% 8,1% 91,9% 95 - 100
No. 8 455 13,7% 21,8% 78,2% 80 - 100
No. 16 340,0 10,2% 32,0% 68,0% 50 - 85
No. 30 840 25,3% 57,3% 42,7% 25 - 60
No. 50 890 26,8% 84,1% 15,9% 10 a 30
No. 100 420 12,6% 96,7% 3,3% 2 a 10
N° 200 110 3,3% 100,0% 0,0%
Fondo
TOTALES 3323,0
Grava (%) 8,1% Cu: 11,20
Arena (%) 91,9% Cc: 0,86
Pasa 200 (%) 0,0% USC:
MF : 3,00%
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
NORMA: INV-E-213
SP (ARENA MAL GRADADA)
GEOTECNOLOGO JEFE DE LABORATORIO
95
Gravedad específica y absorción de agregados finos
PROYECTO : CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAIZ
SOLICITANTE : CRISTIAN HERNANDEZ, JUAN PERDOMO
DESCRIPCION : ARENA DE RIO COELLO COLOR GRIS
FECHA : ABRIL 10 DE 2016
PRUEBAS 1 2 DESCRIPCION
Matraz N° 1 2
Temperatura (°C) 25 25
Wpa (g.) 630,0 650,0 Peso de agua y picnómetro (calibración).
Wpas (g.) 780,0 801,0 Peso picnómettro, suelo y agua.
Ws (g.) 243,4 243,4 Peso seco del suelo = peso de sólidos.
Vs = Wpa - ( Wpas - Ws ) (cc) 93,36 92,36 Volúmen de sólidos.
Ww = ( 250 - Ws ) (g.) 6,6 6,6 Agua en los poros de las partículas.
Vss = ( Vs + Ww ) (cc) 100,0 99,0 Vol. Sólidos saturado con humedad equivalente.
Gs = Ws/Vss 2,434 2,458 peso bulk o densidad seca.
Gss = 250 / Vss 2,500 2,525 Densidad aparente.
G = Ws / Vss - Ww 2,607 2,635 Gravedad específica o relativa.
Abs=wsss-ws / ws * 100 2,7% 2,7% Absorcion
Observaciones :
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS FINOS
96
Masa unitaria suelta y compacta de la arena
PROYECTO : CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAIZ
SOLICITANTE: CRISTIAN HERNANDEZ, JUAN PERDOMO
CANTERA : RIO COELLO.
DESCRIPCION: ARENA DE TRITURACION, COLOR GRIS
FECHA : ABRIL 10 DE 2016
1 2 3 Promedio
Volumen del Recipiente (V) 3237 3237 3237
Peso Material Suelto (P) 4834 4845 4848
P
V
Peso Unitrario Seco Suelto Kg/dm3 1,468 1,472 1,473 1,471
Volumen del Recipiente (V) 4125 4125 4125
Peso Material Compactado (P) 7364 7405 7389
P
V
Peso Unitrario Seco Compactado Kg/dm3 1,755 1,765 1,761 1,761
Peso recipiente + muestra húmeda (g.) 393 393
Peso recipiente + muestra seca (g.) 387 387
Peso recipiente (g.) 36 36
Humedad (%) 1,71% 1,71%
Observaciones : según norma INV. E - 217
Peso Unitario Compactado (Kg/dm3) 1,785 1,795 1,791 1,791
Humedad del material 1,7%
H U M E D A D
Promedio
1,71%
1,496
Humedad del material 1,7%
PESO UNITARIO COMPACTADO
Método de Compactación Varillado
Peso Unitario Suelto (Kg/dm3) 1,493 1,497 1,498
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
PESO UNITARIO SUELTO
Ensayo Nº
Tamaño Máximo Nominal N°4
97
Grafica arena
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
CURVA GRANULOMETRICA - ARENA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%0,00,11,010,0100,0
% P
AS
A
TAMIZ en mm
98
Granulometría grava
ANALISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS GRUESOS
PROYECTO: CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAIZ
SOLICITANTE: CRISTIAN HERNANDEZ, JUAN PERDOMO
CANTERA : RIO COELLO
DESCRIPCION: GRAVA COLOR GRIS
FECHA : ABRIL 10 DE 2016
TAMIZPESO
RETENIDO
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%
PASA
ESPECIFICACION (I.N.V.E-630 -
96) AG-3
2" 0,0 0,0% 0,0% 100,0% 100
1 1/2" 0,0 0,0% 0,0% 100,0% 95-100
1" 0,0 0,0% 0,0% 100,0%
3/4" 686,0 29,4% 29,4% 70,6% 25 - 60
1/2" 500,0 21,4% 50,8% 49,2%
3/8" 0,0 0,0% 50,8% 49,2%
N°4 741,0 31,7% 82,6% 17,4% 0 - 10
N°8 0,0 0,0% 82,6% 17,4%
N°16 383,0 16,4% 99,0% 1,0% 0-5
N°30 0,0 0,0% 99,0% 1,0%
N°50 0,0 0,0% 99,0% 1,0%
No. 100 0,0 0,0% 99,0% 1,0%
No. 200 0,0 0,0% 99,0% 1,0%
Fondo 24,0 1,0% 100,0%
TOTALES 2334,0
Clasificación
Grava (%) 82,6% Cu:
Arena (%) 16% Cc:
Pasa 200 (%) 1,0% USC:
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
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DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
NORMA: INV-E-213
99
Gravedad específica y densidad de la grava
PROYECTO : CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAIZ
SOLICITANTE : CRISTIAN HERNANDEZ, JUAN PERDOMO
DESCRIPCION : GRAVA DE RIO COELLO COLOR GRIS
FECHA : ABRIL 12 DE 2016
PRUEBAS 1 2 DESCRIPCION
Temperatura (°C) 25
Wsss(g.) 2544 Peso saturado superficialmente seco.
Ww (g.) 1567 Peso en el agua.
Ws (g.) 2515 Peso seco.
Vs (cm3)= Wsss - Ww 977 Volumen de solidos.
Daparente (g/cm3) 2,574 Densidad aparente.
Absorcion (%) 1,15% Absorcion.
Observaciones :
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
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DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS GRUESOS
100
Masa unitaria suelta y compacta de la grava
PROYECTO : CONCRETO MODIFICADO CON HARINA DE MAIZ
SOLICITANTE : CRISTIAN HERNANDEZ, JUAN PERDOMO
CANTERA : RIO COELLO
DESCRIPCION: TRITURADO ≤1"
FECHA : ABRIL 12 DE 2016
1 2 3 Promedio
Volumen del Recipiente (V) 2864 2864 2864
Peso Material Suelto (P) 5223 5261 5259
P
V
Peso Unitrario Seco Suelto Kg/dm3 1,804 1,817 1,816 1,812
Volumen del Recipiente (V) 2864 2864 2864
Peso Material Compactado (P) 5593 5594 5540
P
V
Peso Unitrario Seco Compactado Kg/dm3 1,932 1,932 1,913 1,926
Peso recipiente + muestra húmeda (g.) 500 610
Peso recipiente + muestra seca (g.) 495 603
Peso recipiente (g.) 112 112
Humedad (%) 1,31% 1,43%
Observaciones : según norma INV. E - 217
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
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UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
PESO UNITARIO SUELTO
Ensayo Nº
Tamaño Máximo Nominal 3/4"
1,832
Humedad del material 1,4%
PESO UNITARIO COMPACTADO
Método de Compactación Vibrado
Peso Unitario Suelto (Kg/dm3) 1,824 1,837 1,836
H U M E D A D
Promedio
1,37%
1,934 1,947 Peso Unitario Compactado (Kg/dm3) 1,953 1,953
Humedad del material 1,4%
101
Grafica grava
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
CURVA GRANULOMETRICA - GRAVA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%0,00,11,010,0100,0
% P
AS
A
TAMIZ en mm
102
Diseño de mezclas:
3500 PSI
7,5 cm
3/4 pulg
2 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9,51 3/8 3 4,5 6 7,5
12,7 1/2 2,5 4 5,5 7
19 3/4 2 3,5 5 6
25,4 1 1,5 3 4,5 6
38,1 1 1/2 1 2,5 4,5 5,5
50,8 2 0,5 2 4 5
76,1 3 0,3 1,5 3,5 4,5
152 6 0,2 1 3 4
183 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
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DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
CONCRETO DE 3500 PSI
103
32,8 Mpa
δ (Mpa)
8,3
0,53
280 0,48
315 0,44
350 0,40
175 0,65
210 0,58
245 0,53
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0,72
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la Resistencia promedio
24,5 32,8
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
345,28 Kg/m3
0,60
mm pulg
9,51 3/8"
12,7 1/2"
19 3/4"
25,4 1"
38,1 1 1/2"
50,8 2"
76,1 3"
152 6"
345,28 3,14 109,96 1,0 1,0
183,00 1,00 183,00 0,5 1,7
0,00 0,00 0,00 0,0 0,0
1155,38 2,57 448,83 3,3 4,1
648,78 2,51 258,21 1,9 2,3
1000,00
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
TOTAL
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
MaterialPeso Seco
Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso Volumen
0,82 0,8 0,78 0,76
0,87 0,85 0,83 0,81
0,75 0,73 0,71 0,69
0,78 0,76 0,74 0,72
0,66 0,64 0,62 0,60
0,71 0,69 0,67 0,65
0,5 0,48 0,46 0,44
0,59 0,57 0,55 0,53
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2,40 2,60 2,80 3,00
104
2500 PSI
7,5 cm
3/4 pulg
2%
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9,51 3/8 3 4,5 6 7,5
12,7 1/2 2,5 4 5,5 7
19 3/4 2 3,5 5 6
25,4 1 1,5 3 4,5 6
38,1 1 1/2 1 2,5 4,5 5,5
50,8 2 0,5 2 4 5
76,1 3 0,3 1,5 3,5 4,5
152 6 0,2 1 3 4
183 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
CONCRETO DE 2500 PSI
105
24,5 Mpa
δ (Mpa)
7
0,65
281,54 Kg/m3
0,60
mm pulg
9,51 3/8"
12,7 1/2"
19 3/4"
25,4 1"
38,1 1 1/2"
50,8 2"
76,1 3"
152 6"
0,82 0,8 0,78 0,76
0,87 0,85 0,83 0,81
0,75 0,73 0,71 0,69
0,78 0,76 0,74 0,72
0,66 0,64 0,62 0,60
0,71 0,69 0,67 0,65
0,5 0,48 0,46 0,44
0,59 0,57 0,55 0,53
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2,40 2,60 2,80 3,00
280 0,48
315 0,44
350 0,40
175 0,65
210 0,58
245 0,53
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0,72
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la
compresión f´c (Mpa)
Resistencia promedio
requerida f'cr (Mpa)
17,5 24,5
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
106
281,54 3,14 89,66 1,0 1,0
183,00 1,00 183,00 0,7 2,0
0,00 0,00 0,00 0,0 0,0
1155,38 2,57 448,83 4,1 5,0
699,79 2,51 278,51 2,5 3,1
1000,00
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
TOTAL
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
Material Peso Seco Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso Volumen
107
2000PSI
7,5 cm
3/4 pulg
2 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9,51 3/8 3 4,5 6 7,5
12,7 1/2 2,5 4 5,5 7
19 3/4 2 3,5 5 6
25,4 1 1,5 3 4,5 6
38,1 1 1/2 1 2,5 4,5 5,5
50,8 2 0,5 2 4 5
76,1 3 0,3 1,5 3,5 4,5
152 6 0,2 1 3 4
183 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
CONCRETO DE 2000 PSI
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
108
21 Mpa
δ (Mpa)
7
0,72
254,17 Kg/m3
0,60
mm pulg
9,51 3/8"
12,7 1/2"
19 3/4"
25,4 1"
38,1 1 1/2"
50,8 2"
76,1 3"
152 6"
0,82 0,8 0,78 0,76
0,87 0,85 0,83 0,81
0,75 0,73 0,71 0,69
0,78 0,76 0,74 0,72
0,66 0,64 0,62 0,60
0,71 0,69 0,67 0,65
0,5 0,48 0,46 0,44
0,59 0,57 0,55 0,53
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2,40 2,60 2,80 3,00
280 0,48
315 0,44
350 0,40
175 0,65
210 0,58
245 0,53
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0,72
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la
compresión f´c (Mpa)
Resistencia promedio
requerida f'cr (Mpa)
14 21
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
254,17 3,14 80,94 1,0 1,0
183,00 1,00 183,00 0,7 2,3
0,00 0,00 0,00 0,0 0,0
1155,38 2,57 448,83 4,5 5,5
721,69 2,51 287,23 2,8 3,5
1000,00
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
TOTAL
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
Material Peso Seco Kg/m3
Peso Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso Volumen
109
ANEXO B. REGISTRO FOTOGRÁFICO
Figura 22. Peso cemento.
Se observa el cemento, el cual está siendo pesado para su respectiva mezcla.
Figura 23. Fallo de cilindros
Se muestra el momento en el cual se realiza el fallo a un cilindro, después de sus
7 días de fraguado.
110
Figura 24. Muestra de viga antes de la prueba de resistencia.
En la siguiente foto se puede observar el momento en el cual se le va a realizar
la prueba de resistencia a una viga, después de sus 14 días de fraguado.
Figura 25. Muestra de viga modificada con el 4% de harina de maíz
después de la prueba de resistencia (flexión).
Momento en el cual la viga llega a su tope máximo de resistencia a flexión y se
fractura.
111
Figura 26. Encofrado de vigas.
En la fotografía apreciamos el momento en el cual acabábamos de fundir las
vigas, para proceder a fallarlas en los respectivos días.
Figura 27. Mezcla de los agregados.
Agregamos la harina de maíz a la respectiva mezcla de materiales.
112
Figura 28. Peso de harina.
En la fotografía apreciamos la cantidad de harina utilizada en para la mezcla del
concreto modificado.
Figura 29. Elementos para prueba de fluidez.
Elementos utilizados para medir la fluidez del mortero (meza de flujo)
113
Figura 30. Desencofrado de viga con agregado del 6% de harina de maíz.
Se evidencia que agregando el 4% de harina de maíz a la mezcla, no cumple con
las propiedades necesarias para proceder a su respectivo fraguado.
Figura 31. Desencofrado de viga con agregado del 6% de harina de maíz.
Se evidencia la fractura de la viga en el momento de desencofrarla, debido a que
se le agrego el 6% de harina de maíz y retardo su fraguado en la camisa.
114
Figura 32. Desencofrado de viga con el 2% de agregado de harina de
maíz.
En la fotografía se observa como la viga con un porcentaje del 2% de agregado de
harina de maíz alcanza a cumplir las propiedades para su desencofrado, para
luego ponerla en la alberca y esperar su fraguado de 7 días.
Figura 33. Moldes para encofrar el mortero.
Camisas o molde para encofrar el mortero y dejar los cubos para su respectivo
fraguado.
115
Figura 34. Molde y mesa de flujo.
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